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Anordnung zur künstlichen Erdung einer Hochfrequenzeinrichtung Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur künstlichen Erdung von Hochfrequenzgeräten.
Bei einer 1Lurzwellenantenne, die in merklicher Höhe über dem Erdboden angeordnet
ist und von einer koaxialen Leitung gespeist wird, ist es nicht möglich, das obere
Ende des Außenleiters der Leitung unmittelbar zu erden, da die Verbindungsleitung
zwischen diesem Ende und der Erde eine merkliche Impedanz besitzt. Es treten daher
im allgemeinen auf der Außenseite störende Mantelwellen auf, die unerwünschte Strahlung
zur Folge haben.
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Ein bekanntes Verfahren zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten besteht
in der Anordnung einer großen leitenden Masse etwa in Form einer Kreisscheibe oder
eines Stäbchenkranzes vom Halbmesser .1/.I am oberen Ende der Speiseleitung. Dieses
scheibenförmige Gegengewicht wirkt als künstliche Erde, bedingt jedoch bauliche
Schwierigkeiten, einen großen Windwiderstand und macht eine erhebliche Verstärkung
des ganzen Tragwerkes erforderlich.
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Eine einfachere, ebenfalls bekannte Anordnung stellt die Anschaltung
eines frei in den Raum ragenden stabförmigen 2/d.-langen Leiters dar, der noch zweckmäßiger,
wie an sich bereits vorgeschlagen, durch einen gleichen, jedoch entgegengesetzt
gerichteten Leiter zu einem in der Mitte angeschlossenen 2l/2-langen stabförmigen
Leiter ergänzt
wird. Die Befestigung und Halterung dieser Leiter
ist wesentlich einfacher als die einer Scheibe, bietet jedoch bei Wellehlängen von
mehreren Metern unter Umständen immer noch gewisse Schwierigkeiten, da die Leiter
frei in den Raum ragen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine wesentliche Verbesserung
auf dem Wege einer räumlichen Verkürzung der angeschlossenen Leiter unter Beibehaltung
der elektrischen Länge Q1/4 dadurch erzielt, daß der betreffende Leiter eine konzentrierte
Induktivität und/oder am Ende eine konzentrierte Raumkapazität aufweist, derart,
daß die räumliche Länge des Leiters wesentlich kleiner ist als .l/4.
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Bei Lecherleitungen (Doppelleitungen), die aus zwei parallel geführten
Leitern bestehen, ist es bereits bekannt, daß die räumliche Länge gegenüber der
elektrischen Länge durch konzentrierte Impedanzen verändert, z. B. durch konzentrierte
Endkapazitäten verkürzt werden kann.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden nicht nur der Metallaufwand
und die Halterungsschwierigkeiten infolge der räumlichen Verkürzung wesentlich geringer,
sondern es wird gleichzeitig die Wirkung der künstlichen Erdung vervollkommnet.
Ein einfacher .1/4-Leiter bewirkt nur eine unvollkommene Erdung, da seine Impedanz
am Anschlußpunkt entsprechend dem Strahlungswiderstand einer A/4-Antenne 36 Ohm
beträgt. Eine Verringerung des Anschlußwiderstandes -kann an sich durch zwei entgegengesetzt
gerichtete A/4-Leiter erzielt werden, da dessen Strahlungen sich weitgehend, wenn
auch nicht vollständig aufheben. Es ist wünschenswert, den Anschlüßwiderstand noch
weiter zu verringern bzw. ihn auch dann zu verringern, wenn es nicht möglich ist,
einen entgegengesetzt gerichteten A/4-Leiter anzubringen. Dies ist möglich durch
Verringerung der Strahlung, wobei jedoch die Reihenresonanz in dem Raum, d. h. die
elektrische Länge erhalten bleiben muß. Erreicht wird dies durch Einschaltung einer
Spule oder einer Endkapazität, welche die räumliche Länge, welche die Strahlungsabgabe
.bestimmt, wesentlich verringert. Dabei ist wesentlich, daß es sich bei der Verkürzungskapazität
um eine Raumkapazität handelt, da nur durch diese ein Kurzschluß in dem Raum bewirkt
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. z. DieAntenne T ist
an ihrem unteren Ende mit dem Innenleiter 3 einer koaxialen Speiseleitung verbunden,
welche diese Antenne mit einem Sender oder Empfänger verbinden möge. Um eine wirksame
Ausstrahlung zu erhalten, muß die Antenne ziemlich hoch über dem Boden angeordnet
sein. Dabei ist jedoch eine gute Erdung des oberen Endes 4 des Außenleiters 2 der
Antenne notwendig. Zur Erdung des Endes 4 ist ein Reihenresonanzkreis vorgesehen,
der aus einer Induktivität 5 und einer leitenden Masse 6 besteht, welche eine merkliche
Raumkapazität besitzt. Die Induktivität 5 ist mit der Raumkapazität 6 auf die Arbeitswelle
abgestimmt, so daß das Ende 4 eine geringe Impedanz gegen den Raum besitzt und damit
wirksam geerdet ist. Es ist dabei wünschenswert, daß die Induktivität 5 einen möglichst
geringen Ohmschen -Widerstand besitzt.
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Die Wirksamkeit einer solchen Anordnung kann wesentlich verbessert
werden durch Verbindung einer größeren Anzahl solcher Anordnungen mit dem Außenleiter
der Speiseleitung. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß eine Anzahl
von Anordnungen gemäß Abb. z im Kranz rund um das Ende des Außenleiters angeordnet
ist.
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Die Raumkapazität 6 der Anordnung nach A'bb. z besteht vorzugsweise
aus einer kugelförmigen oder scheibenförmigen leitenden Masse, aber auch eine Anzahl:
parallel angeordneter Drähte kann mit Vorteil verwendet werden. Eine solche Erdungsanordnung
wirkt genau wie eine offene V4 Leitung, obwohl sie einen sehr viel geringeren Raum
einnimmt.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Abb.2 dargestellt,
wo die Erdungsanordnung aus einem spulenförmigen Leiter 7 besteht, der in der Mitte
mit dem Ende 4 des Außenleiters 2 verbunden ist. Die Abmessungen der Spule sind
so gewählt, daß jede Hälfte der Spule wie eine offene d/4-Leitung wirkt. Es kann
auch schon eine einzelne solche Spulenhälfte zur wirksamen Erdung von Hochfrequenzapparateteilen
dienen.
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Bei der Arbeitsfrequenz besitzt diese Anordnung eine gemessene Impedanz
von zo Ohm gegen den Raum. Bei Frequenzen, die von der Arbeitsfrequenz abweichen,
steigt diese Impedanz etwas an, doch ist die Anordnung bis zu solchen Frequenzen
hin wirksam, bei denen diese Impedanz noch klein im Vergleich zu der am unteren
Ende der Antenne gemessenen Impedanz ist. Die Selektivität dieser Anordnung kann
noch dadurch herabgesetzt werden, daß die Wicklungslänge ausgedehnt wird, was gleichbedeutend
ist mit einer Verminderung des Wellenwiderstandes der Spule, wenn sie als V4-Doppelleitung
im Raum aufgefaßt wird. Die Verminderung des Wellenwiderstandes kann auch durch
Vergrößerung des Querschnittes des Leiters bewirkt werden, welcher vorzugsweise
Bandform besitzt.
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Die Erfindung wurde in ihrer Anwendung bei 2/4-Antennen beschrieben,
sie kann jedoch bei jeder anderen Antennenform angewandt werden, die von einer koaxialen
Leitung gespeist wird. Es können auch andere Teile der Speiseleitung wirksam mit
der erfindungsgemäßen Anordnung geerdet-werden.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung liegt in der Verminderung
von Störungen bei Rundfunkempfängern, die sich in der Nachbarschaft von starken
Kurzwellensendern befinden. Es ist bekannt, daß normale Rundfunkempfänger, die mit
gewöhnlichen Antennen ausgerüstet sind, stark gestört werden durch in der Nähe befindliche
Kurzwellensender. Um diese Störungen zu vermeiden, kann man die beschriebene Erfindung
bei der Antenne und der Speiseleitung für den Rundfunkempfänger anwenden. Dadurch
werden die kurzen Wellen, auf welche die Anordnung dann abgestimmt sein muß, zur
Erde abgeleitet .bzw. in den
Raum, so daß die Kurzwellen unterdrückt
oder jedenfalls stark gedämpft werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt bei der
Vermeidung von Störungen durch die Zündanlagen von Verbrennungskraftmaschinen, z.
B. bei Automobilen und Flugzeugen.