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Aus einem Luftleiter und einer Reflektoreinrichtung bestehende Richtantennenanordnung
Verschiedene Verfahren der UKW- und Dezimetertechnik erfordern zu ihrer Durchführung
Sende- und Empfangsgeräte mit Breitbandeigenschäften. Die Erfindung ist auf,die
Schaffung einer Richtantennenanordnung geri@chtet, deren Abstrahlüng innerhalb eines
Betriebswellenbandes als frequenzunabhängig anzusehen ist, so daß ein Breitbandbetrieb
möglich ist.
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Blei Richtantennenanordnungen ist bereits versucht worden, dlnrch
größere Dämpfung der verwendeten Luftleiter, etwa durch Verwendung von bandförmigen
Leitern bzw. durch deren Ausgestaltung als keulenförmige Dipole, und durch Einschaltung
von Reaktan.z- und Filtergliedern in die Antennenleitungen die resultierende Eigen-Schaft
einer solchen Anordnung des ausgesprochenen Resonanzcharakters, den vor allen Dingen
die Reflektoreinrichtung wegen des kritischen Abstandes des Luftleiters vom Reflektor
mit sich bringt, zu entkleiden. Es gelingt dabei lediglich bei Dipolkombination
unter Verwendung komplizierter Filterglieder in den Antennenleitungen die
Übet.ttrag@ung
;verhältnismäßig breiter Frequenz-: Bänder. Bei flächenförmigen Spiegeln bzw. bei
Reflektolrei.nrichtungen, die flächenförmigen Spiegeln gleichwertig sind, versagen
aber diese Mittel grundsätzlich wegen der ausgeprägten 'Frequenza@hängigkeit der
Bündelungswirkung in An-'- Betracht des erwähnten kritischen Abstandes von. @- Luftleiter
und Reflektoreinrichtung.
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Gemäß der Erfindung wird der Breitbandcharakter der Abstrahlfähigkeit
einer Richtantennenanordnung, die aus einem Luftleiter und einer einem flächenförmigen
Spiegel gleichwertigen Reflektoreinrichtung besteht, durch .eine solche Aus-Bildung
des Luftleiters gewonnen, daß dessen Schwing- und Abstrahlfähigkeia_ mit- wachsender
Betriebsfrequenz gemäß einer bandfilterkurvenförmigen Frequenzabhängigkeit derart
steigt, fällt; wieder steigt, daß diese Frequenzahhängigkeit zusammen mit der durch
eine einhöekrige, einer Resonanzkurve ähnlichen Kurve darstellbaren Frequenzabhängig'keit
der Bündefungsfähigkeit der Reflektoreinric'htung eine innerhalb eines Frequenzbandes
praktische frequenzunabhängige Abstrahlung .der Antennenanordnung in der gewollten
Richtung ergibt.
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Zur Gewinnung- der Baudfiltercharakteristik des Luftleiters kann dieser
etwa so ausgebildet werden, daß er zwei Resonanzmaxima innerhalb eines! Frequenzspektrums,
aufweist. Es ist bekannt, daß in der Ultrakurzwellentechnik schwingfähige Gebilde
mehrdeutige Resonanzeigenschaften haben können. Innerhalb -eines Frequenzbandes
zwischen- zweier Resonanzmaxima ergibt -sich gewöhnlich eine Verringerung der Schwingfähigkeit
einels solchen schwingfähigen Gebildes, so daßdann eine sattelförmige Frequenzahhängigkeitskurve
solche Verhältnisse beschreibt.
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Gemäß einem Teil der Erfindung wird (der Bandfiltercharakter des Luftleiters
dadurch in bleicht reproidtizierbarer und vorbestimmbarer Weise gewonnen, daß der
Luftleiter nach dem Bandfllterpriazip zWeikreisig paus miteinander induktiv gekoppelten,
hinsichtlich ihrer Schwingfähilgkeit im einzelnen einander praktisch äquivalenten
Einzelleitern. aufgebaut wird'. Derartige Luftleiter sind bereits bekanntgeworden
zur Verwendung beim B'efirieb von Ultrakurzwellensendern und -empfängern. Gemäß
der Erfindung werden die in neuartiger Weise für den Aufbau von Richtantennenanordnnagen
also zusammen mit .einer Reflektoreinrichtung, verwendet, wobei .die bandfilterkurvenförmige
Frequenzabhängigkeit des Lufileirters selbst in der Zusammenwirkung mit ideir durch
eine einhöckfige Kurve darstellbarenFrequenzabhänigigkeit der B,ündelungsfähiglk
eit der Reflektoreinrichtung eine resultierende Abstrahlung in der gewollten Richtung
ergibt, die innerhalb des Frequenzbarvdes praktisch frequenzaBhÜngig ist.
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Damit nun die Sattelförmigkest d'er Bandfilterkurve eines solchen
Luftleiters besonders ausgeprägt in Erscheinung. tritt, was wichtig ist, um d-en
betonten Resonanzcharakter der BündelüngswIrkung der Reflektoreinrichtung zu kompensieren,
werden .gemäß ldenm weiteren Teil` der Erfindung ,die erwähnten Einzelleiter des
Luftleiters so ausgebildet, daß ihre Strahlungsdämpfung verhältnismäßig gering wird.
Zunächst könnte .daran gedacht werden, die Dämpfungsverringerung dadurch zu erreichen,
daß dieEinzel'leiterteilweise abgeschirmt werden. Bei praktischen Untersuchungen
hat sich -jedoch folgen lde neuartige Ausführung vorzüglich bewährt. Die Einzelleiter
des' Luftleiters werden ihrerseits zweiteilig, nämlich aus zwei zueinander parallel
angeordneten Metallstäben zusammengesetzt. Dadurch ergibt sich die gewünschte Verringerung
der Strählungsdämpfung.
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Es kann aber auch von folgender technisch ebenfalls recht vorteilhaften
Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, indem nämlich dhe Einzelleiter des Luftleiters
mit einer Schicht aus einem Material bedeckt werden, daß eine hohe Dlielektrizitätskonstante
und kleinen Verlustwinkel hat.
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Abb. i a, r b, i c erläutern an Hand von Kurvendiggrämmen den theoretischen
Sachverhalt. Auf der Abszisse sind die Frequenzen aurfgetragen und; auf der Ordinate
die Leitwerte der Antennenanordnung, wie sie am . Antennenanschlußpunkt gemessen
werden: 'Im jeweils oberen Diagrammbild .sind die reellen Leitwerte und in dem unteren
die Blindleitwerte in Abhängigkeit von der Frequenz därgestel.lt. Die niedrigere
der Bandgrenzfrequenzen ist mit fi, die höhere mit f2, die Bandmittenfrequenz mit
fo bezeichnet.
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Abb. i a zeigt im oberen Bild den Verlauf des reellen Leitwertes in
Form einer einhockrigen Kurve, und zwar des Antennenleitwertes, der ausschließlich
von der räumlichen Anordnu-ag von Luftleiter und Reflektoreinrichtung, also in erster
Linie vom Abstand beider Teile abhängig isst.
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Abb. i b zeigt die Leitwertkurven des Luftleiters allein. Das obere
Diagrammbild zeigt die Doppelhöckrigkeit einer Bandfilterkurve.
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Abb. i c stellt den Verlauf des resultierenden Gesamtleitwertes dar;
er ergibt sich aus. einer Sinngemäßen Überlagerung der Kurven gemäß Abb. i a und
vb.
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Die durch das untere Diag.rammbild der Abb. i c ausgewiesene verbleibende
Frequenzabhängigkeit des Blindleitwertes der Gesamtanordnung kann anpassungsmäßig
durch ein ih die Antennenanschlußleitung eingeschaltetes Reaktanzglied berücksichtigt
bzw. :kompensiert werden.
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Abb.2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele des Luftleiters. Nach ABb.
2, besteht derselbe ,aus den beiden Einzelleitern i und 2. Diese bilden zusammen
ein einem Bandfilter ähnliches Schwinggebilde. Der Dipol i wird durch die Anschlüß=
leiter 3 und 1. im Strombauch .gespeilst, der Dipol :2 ist praktisch dem -Dipol
i hinsichtlich seiner Schwingkraft äquivalent und induktiv mit .i gekoppelt. Oben
und. unten sind die Dip.olleiterdurch hügelförmige Ausbildfung ihrer Enden miteinander
unmittelbar verbunden, d. h. also im Spannungshauch wird Gleichphasigkeit der Schwingvorgänge
herbeigeführt, was gleichbedeutend ist mit der Gleichpleit der Strom- und Spaninungsverteileng
in
beiden Dipolen und ,damit mit. der Gewinnung einer unveränderten Abstrahlcharakteristik
gegenüber derjenigen eines normalen einfachen Dipols.
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Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, sind die Dipole z und 2 in
jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Metallstäbe aufgelöst (r' bzw. 2',
2"). Diese Auisbildung der einzelnen Dipole bringt eine Herabsetzung der Strahlungsdämpfung
des einzelnen Dipols mit sieh, die sich im vorliegenden Falle so auswirkt, daß die
Sattelförmigkeit der B.andfilterkurve, die die Frequenzabhä ngigkeit des Luftleiters
beschreibt, ausgeprägter wird,, als wenn dlie einzelnen Dipole jeweils nur aus Einzelstäben
bestehen würden. Die Gesamtlänge b des Dipols beträgt den bereits erwähnten Voraussetzungen
zufolge etwa eine halbe Wellenlänge. Damit auch g1eichphas.ige Stromspannungsverteilung
in den Einzelstäben der Dipole herrscht, sind - im Spannungsbauch der Anordnung
die Querverbi.ndungsstäbe 5 und 6, vorgesehen.
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Nach Abb.3 ist der Luftleiter ebenfalls. zweikreisig ausgebildet.
Der eine Kreis wird aus: dem im Spannungsbauch gespeisten, Dipol r gebildet, während
der andere Kreis, der mit dem erstgenannten induktiv gekoppelte Dipol e ist. Die
Anschlußleitungen zur Speisung des Dipols sind wiederum mit 3 und 4 bezeichnet.
Auch sind die einzelnen Dipole r und 2 wiederum in zwei parallel zueinander angeordnete
Einzelstäbe aufgelöst., so daß die gewünschte Verringerung der Strahlungsdämpfung
gewährleistet ist. Da, wie erwähnt, die Speisung des Dipols im Spannungsbauch erfolgt,
ist sowohl der obere als auch der untere Teil der Dipole ungefähr eine 'halbe Wellenlänge
lang. Im oberen und unteren Spannungsbauch sind wiederum sowohl die Dipole als auch
die Einzelstäbe der Dipole miteinander, letztere durch die Querverbindungen 5 und
6 verbunden.