DE855732C

DE855732C - Antenna arrangement particularly suitable for broadcast purposes

Info

Publication number: DE855732C
Application number: DEM6777A
Authority: DE
Inventors: Andrew Alford
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1941-04-09
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1952-11-17

Description

Insbesondere für Sendezwecke geeignete Antennenanordnung Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Antenne, die insbesondere für Sendezwecke geeignet ist.Antenna arrangement particularly suitable for transmission purposes The invention relates to an antenna which is particularly suitable for broadcast purposes is.

Bei Sendeantennen war es bisher notwendig, besondere @Iaßnal»nen zu treffen, um Ansammlungen beispiels@Neise von Rauhreif zu verhindern. Eine derartige Ausbildung der Antenne aber hatte meist einen nachteiligen Einfluß auf deren Strahlungseigenscliaften.In the case of transmitting antennas, it has hitherto been necessary to assign special signals meet to prevent accumulation of hoarfrost, for example @ Neise. Such a one However, the design of the antenna usually had a negative influence on its radiation properties.

Um die Strahlungsverteilung zu erhalten, %vurde es ferner besonders bei Rundfunkantennen notwendig, diese länger als eine halbe Wellenlänge auszubilden oder aber gegen Erde zu isolieren und am oberen Ende derselben eine besondere Belastung, üblicherNveise in Form eines Kapazitätsgebildes und einer großen Drossel, vorzusehen. Die zusätzliche Anbringung derartiger Teile jedoch ist im allgemeinen unerwünscht, da hierdurch eine Verteuerung des Antennenmastes oder/und der Isolierung bedingt wird.In order to maintain the radiation distribution, it was also made special in the case of broadcast antennas, it is necessary to make them longer than half a wavelength or to isolate against earth and at the upper end of the same a special load, usually in the form of a capacitance structure and a large choke. The additional attachment of such parts, however, is generally undesirable, as this increases the cost of the antenna mast and / or the insulation will.

Gegenstand dieser Erfindung ist demgegenüber eine Antennenanlage, welche bei Vermeidung der erwähnten Nachteile zusätzliche Vorteile aufweist.In contrast, the subject of this invention is an antenna system, which has additional advantages while avoiding the disadvantages mentioned.

Die erfindungsgemäße Antenne ist als Dipol- oder --Lastantenne ausgebildet, der die Energie an einem Ende eines inneren Leiters zugeführt wird, während dessen anderes Ende mit einem äußeren Leiter oder Leitersystem gekoppelt ist.The antenna according to the invention is designed as a dipole or load antenna, to which the energy is supplied at one end of an inner conductor, during which the other end is coupled to an outer conductor or conductor system.

Durch eine derartige Anordnung läßt sich eine günstige Strahlungsverteilung der Antenne erzielen. Der äußere Leiter braucht außerdem nicht von der Erde isoliert zu sein, so daß keine Hochspannungsisolatoren benötigt werden.Such an arrangement allows a favorable radiation distribution the antenna. The outer conductor also does not need from to be isolated from the earth so that no high voltage isolators are required.

Gemäß der Erfindung kann der strahlende Teil einer Mast- oder Turmantenne mittels eines im Innern des metallischen Turmes angeordneten Leiter gespeist werden. Ein Ende dieses Leiters führt zu einem Kapazitätsgebilde oder ist mittels einer Schleife mit dem Turm gekoppelt. Zusätzliche leitende Teile oder ein leitender Teil sind an ihrem oberen Ende entweder an der Mastspitze oder an irgendeiner mittleren Stelle mit dem Turm verbunden und an ihren unteren Enden gegen den Turm isoliert gehalten. Die Isolation kann hierbei durch gewöhnliche Isolatoren oder mittels Impedanzelementen oder durch eigene Steifheit der Leiterelemente bewirkt werden.According to the invention, the radiating part of a mast or tower antenna be fed by means of a conductor arranged inside the metallic tower. One end of this conductor leads to a capacitance structure or is by means of a Loop coupled with the tower. Additional conductive parts or a conductive part are at their upper end either at the top of the mast or at any middle one Connected to the tower and insulated from the tower at their lower ends held. The isolation can be done by common isolators or by means of impedance elements or caused by their own stiffness of the ladder elements.

Schließlich kann eine Antennenspeisung vorgesehen werden, welche ohne Auftreten schädlicher Streustrahlung eine günstige Energieverteilung bewirkt.Finally, an antenna feed can be provided, which without The occurrence of harmful scattered radiation causes a favorable energy distribution.

An Hand der Zeichnungen werden in der weiteren Beschreibung einige beispielsweise Ausführungen der Erfindung näher beschrieben.Based on the drawings, some of the following description for example, embodiments of the invention described in more detail.

Im einzelnen ist in diesen Zeichnungen folgendes dargestellt: Fig. i bis .4 verschiedene Ausführungen von Dipolantennen, Fig. 5 und 6 Antennenanordnungen für Dipolelemente, Fig. ; bis i i vertikale Mastantennen, Fig. 12 verschiedene Strahlendiagramme, Fig. 13 und 14 zwei weitere Dipolantennen und Fig. 15 und 16 zwei weitere Mast- oder Turmantennen.The following is shown in detail in these drawings: Fig. i to .4 different versions of dipole antennas, Fig. 5 and 6 antenna arrangements for dipole elements, Fig.; to i i vertical mast antennas, Fig. 12 different ray diagrams, Fig. 13 and 14 two further dipole antennas and Figs. 15 and 16 two further mast or tower antennas.

Das in Fig. i dargestellte Dipolelement besteht aus einem äußeren, beispielsweise röhrenförmig ausgebildeten Leiter io, aus den inneren Leitern i 1 und i :i, die von einer Stelle in der Nähe der Mitte des Leiters io aus diesem Leiter io herausführen und ferner aus den mit den äußeren. Enden der Leiter i i bzw. 12 verbundenen kapazitiven Elementen 13 und 14. Die Antenne wird über eine Übertragungsleitung 15 aus einer Hochfrequenzquelle 16 gespeist. Zum Zweck der Regelung der der Antenne zugeführten Energie ist ein Übertragungsleitungsabschnitt 17 mit einem Kurzschlußstab 18 mit den Leitern i i und 12 verbunden, wobei die Übertragungsleitung 15 zwischen dem Kurzschlußstal> und den Leitern angeschlossen ist. Wenn jedoch die Energieübertragung und die Abstimmung durch das Antennensystem selbst bewirkt wird, ist diese Kopplungsanordnung selbstverständlich entbehrlich.The dipole element shown in Fig. I consists of an outer, For example, tubular conductors io, from the inner conductors i 1 and i: i taken from a point near the center of the conductor io from that conductor io lead out and also from the with the outer. Ends of conductors i i and 12, respectively connected capacitive elements 13 and 14. The antenna is via a transmission line 15 fed from a high frequency source 16. For the purpose of regulating the antenna supplied energy is a transmission line section 17 with a shorting rod 18 connected to conductors i i and 12 with transmission line 15 between the short circuit valley> and the conductors. However, when the energy transfer and the tuning is effected by the antenna system itself is this coupling arrangement of course dispensable.

Es wurde festgestellt, daß die durch die gestrichelte Kurve i9 dargestellte Spannungsverteilung auftritt, wenn der Leiter io praktisch eine halbe Wellenlänge lang ist. Diese Tatsache läßt sich folgetldermaßen erklären: Die den, einzelnen Leitern i i und 12 zugeführte Energie hat eine entgegengesetzte Phase, so daß infolge der kapazitiven Elemente 13 und 14 in den äußeren Leiter Wanderwellen entgegengesetzter Polarität induziert werden, die sich in entgegengesetzten Richtungen fortpflanzen (s. Pfeile 20 und 21). Die Wanderwellen stoßen in der Antennenmitte zusammen. Da sie aber praktisch gleiche Amplitude und entgegengesetzte Phase aufweisen, heben sie sich gegenseitig auf, so daß der Strom in der Antennenmitte Null ist. Diese Erscheinung tritt nur dann ein, wenn die beiden Leiter i i und 12 in der Mittelachse des Leiters io liegen. Ist dagegen dieser Leiter länger als eine halbe Wellenlänge, so erhält man die Stromverteilung gemäß der ausgezogenen Kurve 22. Diese Kurve hat in der Antennenmitte einen Strombauch und in einer Entfernung von einer viertel Wellenlänge von der Antennenmitte Nullstellen. Trotz der günstigen Stromverteilung weist also die Antenne an ihren Enden eine erhebliche Spannung auf. Es sind daher verhältnismäßig große Isolatoren notwendig, um eine hinreichende Isolation zwischen den Elementen 13 und 14 und dem Leiter io zu erzielen.It was found that that represented by the broken line curve i9 Stress distribution occurs when the conductor is io practically half a wavelength is long. This fact can be explained as follows: The one, the individual Energy supplied to conductors i i and 12 has an opposite phase, so that as a result of the capacitive elements 13 and 14 in the outer conductor traveling waves opposite Polarity are induced, which propagate in opposite directions (see arrows 20 and 21). The traveling waves collide in the middle of the antenna. There but they have practically the same amplitude and opposite phase they mutually so that the current in the center of the antenna is zero. These Appearance only occurs when the two conductors i i and 12 are in the central axis of the head are ok. If, on the other hand, this conductor is longer than half a wavelength, the current distribution according to the solid curve 22 is thus obtained. This curve has in the middle of the antenna a current belly and at a distance of a quarter Zero the wavelength from the center of the antenna. Despite the favorable power distribution so the antenna has a considerable voltage at its ends. There are therefore relatively large insulators necessary to provide adequate insulation between to achieve the elements 13 and 14 and the conductor io.

Die Anordnung nach Fig. 2 zeigt eine ähnliche Konstruktion wie die in Fig. i dargestellte. Der Unterschied besteht lediglich darin, statt eines einzelnen durchgehenden Leiters io zwei Leiter loA und ioB vorzusehen und diese in der Mitte durch einen Isolierring 23 gegeneinander zu isolieren. Infolge der isolierten Anordnung der beiden Leiter tritt in diesem mittleren Punkt keine Aufhebung der einzelnen Komponenten auf, es bildet sich vielmehr eine Stromnullstelle aus, wie es die Kurven 21-4 und 213 veranschaulichen. Diese Anordnung macht zwar Hochspannungsisolatoren für die Elemente 13 und i.1 überflüssig, benötigt jedoch eine äußerst spannungsfeste isolierte Befestigung in der Mitte.The arrangement of Fig. 2 shows a similar construction to that shown in Fig. i. The only difference is, instead of a single one continuous conductor io two conductors loA and ioB and these in the middle to be isolated from one another by an insulating ring 23. As a result of the isolated arrangement of the two conductors, there is no annulment of the individual at this middle point Components, rather a current zero is formed, as is the case with the curves 21-4 and 213 illustrate. This arrangement makes high voltage insulators superfluous for elements 13 and i.1, but requires an extremely voltage-resistant one isolated fastening in the middle.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung vereinigt die Vorteile der Stromverteilung des Dipols nach Fig. 2 mit denen der besseren mechanischen Ausbildung der Antenne nach Fig. i. Die Antennenanordnung entspricht weitgehend der in Fig. i dargestellten, jedoch ist hierbei an beiden äußeren Enden des Leiters io in einem gewissen Abstand von diesem je ein weiterer Mantel 24 bzw-. 25 angebracht. Die Mäntel können galvanisch mit dem Leiter io verbunden sein, so -daß keine Isolatoren notwendig sind.The arrangement shown in Fig. 3 combines the advantages of power distribution of the dipole according to FIG. 2 with those of the better mechanical design of the antenna according to Fig. i. The antenna arrangement largely corresponds to that shown in FIG. however, in this case, io is at a certain distance at both outer ends of the conductor of this ever another coat 24 or. 25 attached. The jackets can be electroplated be connected to the conductor io, so that no isolators are necessary.

Die äußeren Mäntel 24 und 25 brauchen keine vollen Röhren zu sein, sondern können lediglich aus einigen rund um den Leiter to angeordneten Drähten bestehen, welche an einem Ende am Rand des Leiters befestigt sind. Die Verwendung großer Isolatoren erübrigt sich bei dieser Anordnung.The outer jackets 24 and 25 do not need to be full tubes, but can only consist of a few wires arranged around the conductor to exist, which are attached at one end to the edge of the conductor. The usage large insulators are not necessary with this arrangement.

Die äußeren Leiter können von beliebiger Länge sein und brauchen sich keineswegs bis zur Mitte des Leiters io zu erstrecken (Fig. 3). Es genügt in den meisten Fällen, wenn sie sich, wie in Fig. 4 gezeigt ist, nur über einen Teil der Länge des Leiters io erstrecken. Die Spannungsverteilung dieser Anordnung geht aus den Kurven 22A und 22B hervor.The outer conductors can be of any length and need each other in no way to extend to the middle of the conductor io (Fig. 3). It is enough in the most cases when, as shown in Fig. 4, only over part of the Extend length of conductor io. The stress distribution of this arrangement starts out curves 22A and 22B.

Die in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigten Dipolelemente können in einfacher Weise an einem Mast befestigt werden (Fig.5). Die äußeren Leiter bestehen hier aus den beiden Leitern ioe und io°, welche an dem Metallmast 30 befestigt sind.The dipole elements shown in FIGS. 1, 3 and 4 can be attached to a mast in a simple manner (FIG. 5). The outer conductors here consist of the two conductors ioe and io °, which are attached to the metal mast 30 .

Die Energiequelle 16 speist die Antenne über ein Leiterpaar i_;, das unmittelbar an einer den Aast 30 abschließenden Metallscheibe angebracht sein kann. Der Kurzschlußstab 31 kann derart eingestellt werden, daß die Übertragungsleitung 15 elektrisch angepaßt ist. Die inneren Leiter i i und 12 können über kurze Verbindungsleitungen 32 und 33, welche den Übertragungsleitungsabschnitt 17 an der gewünschten Stelle mit der Leitung 15 verbinden, gespeist werden. Statt der kapazitiven Kopplungselemente am Ende der Leiter i i und 12 sind in der Antenne nach Fig. 5 Spulen 13A und 14-A vorgesehen, die einerseits mit Innenleitern i i bzw. 12, andererseits mit den Mantelleitern foc bzw. ioD verbunden sind. Die dargestellte Dipolanordnung benötigt praktisch keine Isolierteile mit Ausnahme der Isolierkappen34 und 35, welche als Wetterschutz über den Kopplungsspulen 13-' und i.4-' sowie über den offenen Enden der Leiter ioc und ioD angeordnet sind.The energy source 16 feeds the antenna via a pair of conductors i_;, das directly at one of the Aast 30 final metal disc attached can be. The shorting rod 31 can be adjusted so that the transmission line 15 is electrically adapted. The inner conductors i i and 12 can use short connecting lines 32 and 33, which connect the transmission line section 17 at the desired location connect to line 15, are fed. Instead of the capacitive coupling elements at the end of the conductors i i and 12 are coils 13A and 14-A in the antenna of FIG provided, on the one hand with inner conductors i i or 12, on the other hand with the sheathed conductors foc or ioD are connected. The illustrated dipole arrangement requires practical No insulating parts with the exception of the insulating caps34 and 35, which are used as weather protection over the coupling coils 13- 'and i.4-' as well as over the open ends of the conductors ioc and ioD are arranged.

Zur Erzielung der gewünschten Strahlungswirkung kann eine beliebige Anzahl derartiger Dipolelemente an dem Mast angebracht werden.Any desired radiation effect can be used to achieve the desired radiation effect Number of such dipole elements are attached to the mast.

Es konnte beobachtet werden, daß entsprechend Fig.5 ausgebildete Antennenelemente durch Eisbildung in ihrer Wirkungsweise nicht beeinträchtigt werden. Bei einem Versuch wurde festgestellt, daß sogar in einem Extremfall, bei welchem die ganze Antennenanordnung von einem Eisblock umgeben war, der io cm größer als die Antennenelemente war, keine merkliche Beeinflussung der Strahlungscharakteristik hervorgerufen wurde.It could be observed that antenna elements designed according to FIG are not impaired in their mode of operation by the formation of ice. In one attempt it was found that even in an extreme case in which the whole antenna array was surrounded by a block of ice 10 cm larger than the antenna elements, none noticeable influence on the radiation characteristics was caused.

In Fig.6 ist eine Antennenanordnung mit Elementen gemäß Fig.5 dargestellt. Diese Elemente weisen jedoch kapazitive Kopplungsteile 13 und 14 auf statt der Spulen nach Fig. 5. Man erkennt deutlich, daß mit dieser Anordnung die ausgestrahlte Energie der einzelnen Elemente in einfacher Weise durch Verschiebung der Kopplungsstellen der kurzen Kopplungsleiter 32 und 33 auf den Abschnitten 17 variiert werden kann. Auch diese Anordnung hat äußerst günstige I-Ligenschaften und bedarf nicht der geringsten Isolierung. Man erkennt ferner, daß sich eine andere Strahlungsverteilung erzielen läßt, indem äußere Leiterteile, wie beispielsweise die Teile 24 und 25 der Fig. 3 und 4, auf den Dipolelementen der Fig. 5 und 6 angebracht werden. Diese äußeren Leiterteile 24 und 25 können an einer mittleren Stelle des Leiters io angebracht werden, wobei nur die Bedingung besteht, daß zwecks Erhaltung einer günstigen Strahlung die offenen Enden dieser äußeren Leiter zur Anteilnenmitte zeigen.In Figure 6, an antenna arrangement with elements according to Figure 5 is shown. However, these elements have capacitive coupling parts 13 and 14 instead of the coils according to Fig. 5. It can be clearly seen that with this arrangement, the radiated energy of the individual elements in a simple manner by shifting the coupling points the short coupling conductors 32 and 33 on the sections 17 can be varied. This arrangement also has extremely favorable I properties and does not require the least Insulation. It can also be seen that a different distribution of radiation can be achieved lets by outer conductor parts, such as parts 24 and 25 of Fig. 3 and 4, can be mounted on the dipole elements of Figs. This outer Ladder parts 24 and 25 can be attached to a central point of the conductor io with the only condition that for the purpose of obtaining a favorable radiation the open ends of these outer conductors point towards the center of the fraction.

Unter Beachtung der Erkenntnis, daß Mastantennen als Halbdipole aufgefaßt werden können, dessen ergänzender Halbdipol imaginär ist und spiegelbildlich unter der Erdoberfläche liegt, ist leicht einzusehen, daß sich die an Hand der Fig. i bis 6 beschriebenen, an Dipolen vorzunehmenden erfindungsgemäßen Maßnahmen in entsprechender Weise auch an Mastantennen durchführen lassen. Fig. 7 zeigt eine Mastanordnung, bei der die Hochfrequenzquelle 4o über die Übertragungsleitung41 mit dem kapazitiven Element 42 verbunden ist. Dieser Leiter 41 verläuft im Innern des leitenden Mastes 43, welcher unmittelbar und leitend auf der Erdoberfläche befestigt ist, und zwar von einer unteren Stelle des Mastes 43 bis über diesen hinaus. Die Stromverteilung dieser Anordnung geht aus der Kurve 4.4 hervor. Man erkennt, daß der Wellenbauch am Fußpunkt liegt und daß die Antenne aus diesem Grunde für Rundfunkzwecke meistens nicht geeignet ist.Taking into account the knowledge that mast antennas are understood as half-dipoles whose complementary half-dipole is imaginary and mirror image below the earth's surface, it is easy to see that the on the basis of Fig. i to 6 described, to be undertaken at dipoles measures according to the invention in corresponding Also have it carried out on mast antennas. Fig. 7 shows a mast arrangement, in which the high-frequency source 4o via the transmission line 41 with the capacitive Element 42 is connected. This conductor 41 runs inside the conductive mast 43, which is directly and conductively attached to the surface of the earth, namely from a lower point of the mast 43 to beyond this. The power distribution this arrangement can be seen from curve 4.4. You can see that the wave belly is at the base and that the antenna is mostly used for broadcasting purposes for this reason is not suitable.

Eine günstigere Verteilung wird bei einer Anordnung nach Fig. 8 erzielt, worin der leitende Mast 43 mittels der Isolatoren 45 getragen wird. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der schwere Mast 43 auf Isolatoren gestellt werden muß und die Anordnung daher verhältnismäßig kostspielig wird. Kurve 4.4 zeigt hier die Stromverteilung.A more favorable distribution is achieved with an arrangement according to FIG. 8, wherein the conductive mast 43 is supported by means of the insulators 45. This arrangement however, has the disadvantage that the heavy mast 43 are placed on insulators must and the arrangement is therefore relatively expensive. Curve 4.4 shows here the power distribution.

Fig. 9 stellt eine verbesserte :Mastantenne dar, bei welcher der äußere Leiter 47 reusenartig ausgebildet ist und aus einer Anzahl gespannter Drähte bestehen kann, welche oben an dem Mast befestigt sind. Es können hierbei einfache Zugisolatoren 48 verwendet werden, welche nicht das ganze Gewicht des Mastes zu tragen brauchen, wie es bei den Antennen nach Fig. 8 der Fall ist.Fig. 9 shows an improved: mast antenna, in which the outer Head 47 is designed like a trap and consist of a number of tensioned wires can, which are attached to the top of the mast. Simple tensile isolators can be used here 48 are used, which do not have to carry the entire weight of the mast, as is the case with the antennas according to FIG.

Die Antenne nach Fig. io weist gegenüber der nach Fig. 9 nur den Unterschied auf, daß die äußere Leiteranordnung sich nur über einen Teil des Mastes erstreckt. Es ergibt sich hierdurch ein höheres Strahlungszentrum als bei der Anordnung nach Fig.9, was oft erwünscht ist.The antenna according to FIG. 10 has only one difference from that according to FIG. 9 on that the outer conductor arrangement extends only over part of the mast. This results in a higher radiation center than with the arrangement according to Fig. 9, which is often desired.

Die Antenne nach Fig. i i ist mit äußeren Leitern 47 versehen, die an einer Stelle unterhalb der Spitze des Mastes 43 befestigt sind und über eine Impedanz 5o mit Erde verbunden sein können. Es ist zusätzlich ein Blitzableiter 51 dargestellt, der sich über der Platte 42 hinaus erstreckt und direkt mit dem geerdeten Mast 43 verbunden ist. Dieser Blitzableiter ragt durch eine Öffnung im kapazitiven Element 42 hindurch.The antenna of Fig. I i is provided with outer conductors 47 which are attached at a point below the top of the mast 43 and via a Impedance 5o can be connected to earth. It is also a lightning rod 51, which extends beyond the plate 42 and directly with the grounded mast 43 is connected. This lightning rod protrudes through an opening in the capacitive element 42 therethrough.

Die einzelnen Merkmale der Einrichtung nach Fig.7 und 8 lassen sich je nach Bedarf miteinander kombinieren, so daß sich zahlreiche Variationen in der Konstruktion von erfindungsgemäß ausgebildeten Antennen bilden lassen.The individual features of the device according to Figure 7 and 8 can be combine with each other as required, so that there are numerous variations in the Let construction of antennas designed according to the invention form.

Es wurde festgestellt, daß die Strahlungsverteilung bei Verwendung von Strahlern großen Durchmessers zu wünschen übrigläßt. Die hierbei auftretenden Abweichungen im Strahlungsdiagramm finden folgende an Hand der verschiedene Strahlungsdiagramme darstellenden Fig. 12 zu erklärende Ursache. Das Strahlungsdiagramm eines Strahlers mit großem Durchmesser weicht stark vom theoretischen, der Länge des Elementes entsprechenden Verlauf ab. Ein solcher Strahler mit großem Durchmesser weist zwar den. Vorteil eines großen Strahlungswiderstandes und geringer Verluste auf, sein Strahlungsdiagramm zeigt jedoch keine ausgeprägten Minima wie das eines dünnen Strahles.It was found that the radiation distribution when using of radiators of large diameter leaves much to be desired. The occurring here Deviations in the radiation diagram can be found in the following on the basis of the various radiation diagrams Illustrative Fig. 12 cause to be explained. The radiation diagram of a radiator with a large diameter deviates greatly from the theoretical one corresponding to the length of the element Course from. Such a large diameter radiator has the. advantage a high radiation resistance and low losses, its radiation diagram however, does not show any pronounced minima like that of a thin ray.

Diese Erscheinung ist in Fig. 12 veranschaulicht. Hierbei ist angenommen, daß jedes der beiden Elemente 5o und 51 eines Dipols etwas länger ist als eine halbe Wellenlänge. Die das Strahlungsdiagramm für jede Dipolhälfte erzeugende Energie wird durch zwei Wanderwellen hervorgerufen, von denen sich die eine von innen nach außen fortpflanzt und die andere durch Reflektion dieser Welle am Ende ansteht, also in entgegengesetzter Richtung wandert. Es sei hierzu auf den Artikel «ADiscussion of Methode Employed in Calculations of the Electromagnetic Field of Radiating Con.ductors» von A. A 1 f o r d in der Zeitschrift «Electrical Communication», Juli 1936, Nr. i, Bd. 15 verwiesen, in welchem ein Verfahren zur Berechnung des elektromagnetischen Feldes eines strahlenden Leiters unter Berücksichtigung von Wanderwellen ausführlich erläutert ist.This phenomenon is illustrated in FIG. Here it is assumed that each of the two elements 50 and 51 of a dipole is slightly longer than a half Wavelength. The energy producing the radiation diagram for each dipole half is caused by two traveling waves, one of which is from the inside to propagates outside and the other by reflection of this wave on end pending, i.e. migrates in the opposite direction. Please refer to the article "ADiscussion of Method Employed in Calculations of the Electromagnetic Field of Radiating Con.ductors »by A. A 1 for d in the journal« Electrical Communication », July 1936, No. i, Vol. 15, in which a method for calculating the electromagnetic field of a radiating conductor taking into account Traveling waves is explained in detail.

In der linken Kolonne der Fig. 12 sind Strahlungsdiagramme äußerst dünner Strahler und in der rechten Kolonne solche von Strahlern größeren Durchmessers dargestellt. Die Teilfiguren i2A zeigen die durch die Vorwärtswellen, die Teilfiguren 121) .die durch die reflektierten Wellen des Strahlerelementes 50, 51 hervorgerufenen Strahlungsdiagramme. Es läßt sich hieraus ersehen, daß die Diagramme f1, f2 und F1, F2 (Fig. i2A) der beiden verglichenen Antennen nahezu gleich sind, während die Diagramme b1, b2 und B1, B2 (Fig. 12 B) in ihrer Größe wesentlich voneinander abweichen, weil die reflektierte Welle der Antenne großen Durchmessers wegen ihres erhöhten Strahlungswiderstandes eine relativ geringe Amplitude hat. Die Diagramme f1, f2 und b1, b2 weisen im Idealfall (Strahlerdurchmesser = o) gleiche Größe und Form, aber unterschiedliche Richtung (spiegelbildlich zur Senkrechten) auf.In the left column of Fig. 12, radiation patterns are extreme thin radiators and in the right column those of radiators of larger diameter shown. The partial figures i2A show the through the forward waves, the partial figures 121). Those caused by the reflected waves of the radiator element 50, 51 Radiation diagrams. It can be seen from this that the diagrams f1, f2 and F1, F2 (Fig. I2A) of the two compared antennas are almost the same, while the Diagrams b1, b2 and B1, B2 (Fig. 12 B) differ significantly in size from one another, because the reflected wave of the antenna of large diameter because of its increased Radiation resistance has a relatively low amplitude. The diagrams f1, f2 and b1, b2 ideally (emitter diameter = o) have the same size and shape, but different direction (mirror image to the vertical).

Bei Kombination der durch die Vorwärts- und Rückwärtswellen hervorgerufenen Strahlungsdiagramme (Fig.12 C) entsteht deswegen für den dünnen Strahler ein symmetrisches Diagramm cl, c2. Für den Strahler großen Durchmessers dagegen sind die beiden Hälften des Strahlungsdiagrammes C,, C2 gegeneinander geneigt: Die beiden Hälften cl, c2 des Strahlungsdiagrammes erzeugen zusammen das resultierende Strahlungsdiagramm dl (Fig. 12D). Wegen der konstanten Länge der Strecken x1, y1, x2 und y2 hebt sich die Strahlung in diesen Richtungen auf, so daß eine große und zwei kleine Keulen hervorgerufen werden, die durch ausgepreßte Nullstellen getrennt sind. Beim Strahler großen Durchmessers dagegen sind die Längen von X1, Y1 und X2, Y2 nicht gleich; es findet also in diesen Richtungen keine vollkommene Aufhebung der Strahlung statt. Das resultierende Strahlungsdiagramm Dl ist daher in der Hauptrichtung etwas kleiner und weist keine Nullstellen auf.When combining those caused by the forward and backward waves The radiation diagram (Fig. 12 C) is therefore symmetrical for the thin radiator Diagram cl, c2. For the large diameter radiator, on the other hand, the two halves are of the radiation diagram C1, C2 inclined towards each other: the two halves cl, c2 of the radiation pattern together produce the resulting radiation pattern dl (Figure 12D). Because of the constant length of the lines x1, y1, x2 and y2 it rises the radiation in these directions, so that one large and two small clubs which are separated by expressed zeros. At the spotlight large diameter, however, the lengths of X1, Y1 and X2, Y2 are not the same; there is therefore no complete cancellation of the radiation in these directions. The resulting radiation diagram Dl is therefore somewhat smaller in the main direction and has no zeros.

Wegen der relativ großen Länge der X1, Y1 sind die Nebenkeulen dieses Strahlungsdiagrammes bedeutend größer als beim dünnen Strahler.Because of the relatively long length of the X1, Y1, the side lobes are this The radiation diagram is significantly larger than with the thin radiator.

Man erkennt, daß diese Erscheinung der Erzeugung einer günstigen Strahlungsverteilung beispielsweise für Mastantennen, welche länger als eine halbe Wellenlänge sind, entgegenwirkt. Es wurde festgestellt, daß die Raumwelle bei der Verwendung von verhältnismäßig hohen Masten übertrieben groß wurde und es praktisch unmöglich war, diese auf den gewünschten Wert zu verkleinern.It can be seen that this phenomenon is the generation of a favorable radiation distribution e.g. for mast antennas that are longer than half a wavelength, counteracts. It was found that the sky wave when using relatively tall masts became excessively large and it was practically impossible to reach them on the to reduce the desired value.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es jedoch, die beschriebenen Nachteile der Strahler großen Durchmessers zu reduzieren oder vollkommen zu eliminieren. In diesem Zusammenhang sei die Dipol -antenne nach Fig. 13 betrachtet, die von einer Hochfrequenzquelle 6o gespeist wird und aus den inneren Leitern i i und. 12 besteht mit den Kopplungselementen 13 und 1,4, welche den inneren Leiter mit dem äußeren Leiter io-1 bzw. ioc koppeln. Entsprechend dem vorher Gesagten ruft die den Leitern i i und 12 zugeführte Energie einen Wanderwellenfluß in den äußeren Leitern ioA, loc gegen die Antennenmitte hervor. Speist man also die äußeren Leiter direkt aus der Quelle 6o, so kann die Spannung der inneren Leiter über den Kopplungskapazitäten derart geregelt -,werden, daß eine Kompensierung des Energieverlustes der reflektierten Wellen erfolgt. Dadurch kann das Strahlungsdiagramm in jede beliebige Form gebracht werden. Es wurde beobachtet, daß eine Anordnung nach Fig. 14 eine praktisch vollständige Kompensierung der Dämpfung der reflektierten Welle im äußeren Leiter bewirkte. Die Anordnung nach Fig. 14 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 13, sie weist jedoch keine Verbindung der Leiter 17 mit der Speiseleitung auf. Man erkennt, daß eine praktisch vollständige Kompensierung durch eine Abstimmanordnung 17 der inneren Leiter für eine Mastantenne der beschriebenen Art oder in einer Dipolanordnung gemäß Fig. 14 erfolgen kann. Diese Anordnung kann außerdem zur Erzielung einer Stromumkehrung im strahlenden Leiter benutzt werden.The present invention, however, enables those described To reduce or completely eliminate the disadvantages of large-diameter radiators. In this context, consider the dipole antenna according to FIG. 13, which is of a High frequency source 6o is fed and from the inner conductors i i and. 12 consists with the coupling elements 13 and 1,4, which the inner conductor with the outer Couple conductor io-1 or ioc. According to what has been said before, she calls the leaders Energy supplied to i i and 12 a traveling wave flow in the outer conductors ioA, loc towards the center of the antenna. So if you feed out the outer conductors directly of the source 6o, then the voltage of the inner conductor via the coupling capacitances regulated in such a way - that a compensation of the energy loss of the reflected Waves takes place. This allows the radiation diagram to be brought into any desired form will. It has been observed that an arrangement according to FIG. 14 is practically complete Compensation for the attenuation of the reflected wave in the outer conductor caused. the The arrangement according to FIG. 14 corresponds essentially to that according to FIG. 13, but it has no connection between the conductors 17 and the feed line. You can see that a practically complete compensation by a tuning arrangement 17 of the inner Head for a mast antenna of the type described or in a dipole arrangement according to Fig. 14 can be done. This arrangement can also be used to achieve a current reversal can be used in the radiant conductor.

Die Anordnung nach Fig. 14 eignet sich besonders gut für Mastantennen. Fig. 15 stellt eine solche Mastantenne mit einem inneren Mast 43 und einer äußeren Leiteranordnung47 dar. Der Innenleiter41 liegt im Innern des Mastes 43 und ist mit der Hochfrequenzquelle 6o verbunden. Der Mast 43 ist unmittelbar auf der Erde angebracht und elektrisch mit dieser verbunden. Eine durch den Kondensator 63 dargestellte Impedanzanpassungsvorrichtung verbindet das untere Ende des Leiters 41 mit der Erde. Das kapazitive Element 42 ist mit dem oberen Ende des inneren Leiters 41 verbunden und mittels kleiner Isolatoren 65 vom Mast 43 getrennt. Der Kondensator63 kann derart gewählt werden, daß eine günstige horizontale Energieverteilung erhalten wird.The arrangement according to FIG. 14 is particularly suitable for mast antennas. Fig. 15 shows such a mast antenna with an inner mast 43 and an outer one Conductor arrangement 47 is. The inner conductor 41 is inside the mast 43 and is with the high frequency source 6o connected. The mast 43 is attached directly to the ground and electrically connected to it. One represented by the capacitor 63 Impedance matching device connects the lower end of conductor 41 to ground. The capacitive element 42 is connected to the upper end of the inner conductor 41 and separated from the mast 43 by means of small insulators 65. The capacitor 63 can thus be chosen so that a favorable horizontal energy distribution is obtained.

Die Fig. 16 zeigt ein weiteres Beispiel einer derartigen Mastantenne. Der Unterschied dieser Antenne gegenüber der nach Fig. 15 besteht darin, daß der innere Leiter nicht als Einzelleiter sondern als Doppelübertragungsleitung 41A ausgebildet ist. Diese Übertragungsleitung kann in ihrem unteren Ende unmittelbar mit der Erde verbunden sein, während ein Kondensator 63, welcher an irgendeines Stelle mit der Leitung verbunden ist, die Abgleichung bewirkt. Da die innere Übertragungsleitung 41A aus der Spannungsquelle 6o keine Energie bezieht, ist es gleichgültig, wie viele Leiter vorgesehen sind. Die Übertragungsleitung 41A kann also als Speiseleitung aus einer anderen Quelle 70 verwendet werden, welche eine höhere Frequenz als Quelle 6o aufweisen kann. Durch die geeignete Wahl der Verbindungsstelle der Quelle 70 mit der Leitung 41A in bezug auf die Kurzschlußstelle an der Erde kann die richtige lmpedanzanpassung an die Leitung 41-' erfolgen. Der Kurzwellenstrahler 72 kann dann auf dem kapazitiven Element 42 befestigt werden. Der Blitzableiter 51 ist am Mast 43 befestigt und erstreckt sich bis über die Strahler72.Fig. 16 shows another example of such a mast antenna. The difference between this antenna and that according to FIG. 15 is that the inner conductor is not designed as a single conductor but as a double transmission line 41A. The lower end of this transmission line can be connected directly to earth, while a capacitor 63, which is connected at some point to the line, effects the equalization. Since the inner transmission line 41A receives no power from the voltage source 6o, it does not matter how many conductors are provided. The transmission line 41A can thus be used as a feed line from another source 70 , which can have a higher frequency than source 6o. Appropriate selection of the junction between source 70 and line 41A with respect to the short-circuit point to earth allows the correct impedance matching to line 41- '. The shortwave radiator 72 can then be attached to the capacitive element 42. The lightning conductor 51 is attached to the mast 43 and extends over the radiators 72.

Der äußere Leiter 47 ist selbstverständlich entbehrlich (entsprechend Fig.7). Er kann auch in irgendeiner der in den Fig.7 bis ii dargestellten Ausführungen ausgebildet sein.The outer conductor 47 can of course be dispensed with (corresponding to Fig. 7). It can also be in any of the embodiments shown in FIGS. 7 to ii be trained.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Antenna arrangement particularly suitable for broadcast purposes, characterized by a waveguide and at least one located in its cavity Inner conductor, which is coupled to your waveguide at one end.

2. Antenna arrangement according to claim i, characterized. that the energy of at least one of the conductors is supplied at a point remote from your crosspoint.

3. Antetite arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the waveguide consists of a solid Rolling K <irl> he exists.

4. Antenna arrangement according to claim i and 2, characterized in that the waveguide is designed like a trap (Fig. 9, 11, 16).

5. Antenna arrangement according to claim i and 2, characterized in that the inner conductor extends slightly over the llolilleiter at the coupled end.

6. Antenna arrangement according to claim i, characterized in that the two conductors are coupled to one another by means of a series reactance.

7. Antenna arrangement according to claim 6, characterized in that the reactance is an induction coil which is located within an insulating flap at the end of the waveguide (Fig. 5). B. Antenna arrangement according to claim 5 and 6, characterized in that the reactance consists of a plate which is galvanically connected to the inner conductor and capacitively coupled to the end of a waveguide (Fig. I, 4, 6 to i 1, 13 to 16). 9. Antenna arrangement according to claim i, characterized by an additional coaxial conductor outside the waveguide, which is galvanically connected to diesels at a point remote from the coupling point of the high-frequency device and extends towards the coupling point (Fig. 3, 4, 10, 15). Antenna arrangement according to claim 9, characterized in that the additional conductor is connected to the violet conductor in the vicinity of its coupling point with the inner conductor (Figs. 3, 4, 10, 15). i i. Antenna arrangement according to Claims i and 2, characterized in that the high-frequency device is only connected to the inner conductor at the coupling point (Figs. I to 4, to II). 12. Antenna arrangement according to claim i and 2, characterized in that the high-frequency device is connected at the coupling point only to the waveguide (Fig. 14, 15, 16). 13. Antenna arrangement according to claim i and 2, characterized in that the high-frequency device is connected to the coupling putty with the inner conductor and the waveguide (Fig. 13). 14. Antenna arrangement according to claim i, characterized in that the waveguide has a l.:in;ge of i / 4 to 2l / 2 of the working wavelength. i5. Antenna arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that the inner conductor forms a two-wire transmission line (Fig. 16). 16. Antenna arrangement according to claim 15, characterized in that in addition to the Eloclifrefrequenzgerät a high-frequency source is connected via the I-pus of the transmission line and these conductors end in a radiator which is above your coupled end of the waveguide (Fig. 6). 17. Antenna arrangement according to claim i and 2, characterized by two waveguides and at least two inner conductors which extend in opposite directions from a common coupling point with the high-frequency device (Fig. I to 6, 13, 14) -18. Antenna arrangement according to Claim 17, characterized in that the oppositely extending conductors carry voltages in antiphase at the coupling point (Fig. 6, 13, 14). ig. Antenna arrangement according to Claim 18, characterized in that the two waveguides are insulated from one another at the coupling point (Fig. 2). 20. Antenna arrangement according to claim 18, characterized in that the two waveguides galvanically and mechanically form a unit (Fig. 1, 3 to 6). 21. Antenna arrangement according to claim 2o, characterized in that a number of waveguide pairs, each of which has an inner conductor, are mechanically connected at their connecting ends to a common: load-conductive (Fig.6). 22. Antenna arrangement according to claim 17, characterized in that the two inner conductors are connected at their inner ends to a short-circuited transmission line (Fig. 5, 6, 13, 14). 23. Antenna arrangement according to claim 22, characterized in that the short-circuit point is adjustable on your transmission line part (Fig. 5, 6, 13, 14). 24. Antenna arrangement according to claim i and 2, characterized in that the waveguide is perpendicular to your ground as a radiating mast (Fig. 7, 8, 10, 15). 25. Antenna arrangement according to claim 12 and 24, characterized in that an adjustable impedance is inserted between earth and the lower end of the inner conductor (Fig. I5). 26. Antenna arrangement according to claim 24, characterized in that the mast is erected isolated from the ground (Fig. 8). 2 ;. Antenna arrangement according to Claim 2-, characterized in that the hurry is connected to earth at the lower end (Fig. J, 10, r5). 28. Antenna arrangement according to claim 4, characterized in that the wires of the trap are carried by a vertical mast and are anchored isolated in the ground (Fig. 9, 1 r, r6).