DE867563C

DE867563C - Broadband decimeter wave antenna

Info

Publication number: DE867563C
Application number: DET2406D
Authority: DE
Inventors: Joseph Friedberger
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1943-03-02
Filing date: 1943-03-02
Publication date: 1953-02-19

Description

Breitband-Dezimeterwellenantenne Antennen für sehr kurze elektrische Wellen hat man bereits dadurch zur gleichmäßigen Übertragung sehr breiter Frequenzbereiche wirksam gemacht, daß man entweder besondere Antennenformen, insbesondere solche verhältnismäßig großen Querschnittes, anwendete oder aber zusätzliche Scheinwiderstände bzw. Schwingkreise vorsah, welche die Schwankung des Antenneneingangswiderstandes innerhalb des Arbeitsfrequenzbereiches weitgehend ausglichen. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, parallel zum Eingang einer A/4-Antenne einen Parallelkreis zu schalten, dessen Wellenwiderstand bzw. L/C-Verhältnis so gewählt wird, daß der Blindwiderstandsgang des 2/4-Strahlers und der des Parallelkreises sich aufheben. In entsprechender Weise kann man bei einem A/2-Strahler in Reihe zum Eingang einen auf die mittlere Arbeitsfrequenz abgestimmten Reihenschwingkreis geeigneten L/C-Verhältnisses vorsehen.Broadband decimeter wave antenna antennas for very short electrical In this way, waves are already used for the uniform transmission of very wide frequency ranges made effective that one either special antenna shapes, especially those relatively large cross-section, applied or additional apparent resistances or oscillating circuits provided, which the fluctuation of the antenna input resistance largely equalize within the working frequency range. It is Z. B. suggested been able to connect a parallel circuit parallel to the input of an A / 4 antenna, whose characteristic impedance or L / C ratio is chosen so that the reactance curve of the 2/4 radiator and that of the parallel circle cancel each other out. In a corresponding way with an A / 2 radiator in series with the input one can be set to the mean operating frequency Provide a coordinated series resonant circuit with a suitable L / C ratio.

Antennen für sehr kurze Wellen (Dezimeterwellen) enthalten, wie bekannt, häufig starre Strahler, die in der Mitte unterbrochen sind und symmetrisch gespeist werden. Bei starren 2/2-Strahlern ist es schon bekannt, die Strahler am Tragwerk durch stabförmig metallische Stützen abzustützen, die in der Nähe des Spannungsminimums, also in der Strahlermitte angreifen.Antennas for very short waves (decimeter waves) contain, as is known, often rigid radiators that are interrupted in the middle and fed symmetrically will. In the case of rigid 2/2 radiators, it is already known that the radiators on the structure supported by rod-shaped metallic supports, which are close to the stress minimum, So attack in the center of the radiator.

Die Erfindung betrifft eine Breitband-Dezimeterwellenantenne mit starrem, in der Mitte unterbrochenem, symmetrisch gespeistem Strahler und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei zur Abstützung dienende Metallstützen, z. B. die Stützen S1 und S; in dem Ausführungsbeispiel der Abb. i, an den Spaltenden des Strahlers Dl, Dl' angreifen und- eine Doppelleitung von solchem Wellenwiderstand Z, bilden, daß die Blindwiderstände des Strahlers und der durch die Stützen gebildeten Doppelleitung sich an der Anschlußstelle der Speiseleitung L aufheben.The invention relates to a broadband decimeter wave antenna with rigid, in the middle interrupted, symmetrically fed radiator and is characterized by that two metal supports serving for support, e.g. B. the supports S1 and S; by doing Embodiment of Fig. i, attack the gap ends of the radiator Dl, Dl 'and - a double line of such a wave resistance Z form that the reactances of the radiator and the double line formed by the supports is at the connection point of the feed line L cancel.

Die Stützen S1 und Si dienen also gleichzeitig zur Abstützung und zur Erzielung einer Breitbandwirkung durch Ausgleich der Blindwiderstandsschwankungen des Antenneneingangswiderstandes.The supports S1 and Si are used to support and at the same time to achieve a broadband effect by compensating for fluctuations in reactance the antenna input resistance.

Wie das Ausführungsbeispiel der Abb. i in drei zueinander senkrechten Ansichts- bzw. Schnittebenen zeigt, sind zwei symmetrisch gespeiste Strahler Dl, Dl' bzw. D2, D2 im Abstand A,/2 (A = mittlere Arbeitswellenlänge des Bereiches) vor einer ebenen metallischen Spiegelplatte P angeordnet. Jede Strahlerhälfte, z. B. Dl, besitzt für die mittlere Arbeitswelle eine elektrische Länge von AM, so daß für diese Welle D, und Dl' als ein einziger stromgespeister Dipol aufgefaßt werden können. Die Strahlerhälften besitzen, wie an sich bereits vorgeschlagen, die Form breiter, an beiden Enden in der Breite verjüngter Metallstreifen, wodurch an sich schon eine Breitbandwirkung erzielt wird. Die Speiseleitungen L, und L2 gehen an ihrer Verbindungsstelle in die gemeinsame Kabelleitung K über. Die metallischen Stützen Si, Sl'- bzw. S2, S2 können stabförmig ausgebildet sein und sind am einen Ende mit der Spiegelplatte P, am anderen Ende mit dem inneren Ende jeder Strahlerhälfte mechanisch und elektrisch verbunden, z. B. verschweißt.Like the embodiment of Fig. I in three mutually perpendicular Shows view or sectional planes, two symmetrically fed radiators Dl, Dl 'or D2, D2 at a distance of A, / 2 (A = mean working wavelength of the range) Arranged in front of a flat metallic mirror plate P. Each radiator half, z. B. Dl, has an electrical length of AM for the middle working shaft, so that for this wave D, and Dl 'can be regarded as a single current-fed dipole can. As already proposed per se, the radiator halves have the shape wide metal strip tapered in width at both ends, which in itself a broadband effect is already achieved. The feed lines L, and L2 go on their junction in the common cable line K over. The metallic ones Supports Si, Sl'- or S2, S2 can be rod-shaped and are on one End with the mirror plate P, at the other end with the inner end of each radiator half mechanically and electrically connected, e.g. B. welded.

Abb. 2 zeigt das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Abb. _. Jede Strahlerhälfte kann am Anschlußpunkt an die Speiseleitung als ein auf A abgestimmter Reihenschwingkreis lcy bzw. l'c'y' aufgefaßt werden (y = r' = Strahlungswiderstand). Die Reihenschaltung der Dipole stellt ebenfalls einen Reihenschwingkreis dar mit der Induktivität 21 und der Kapazität c/2. Die Stützen Si, S,', deren gegenseitiger Abstand klein gegen A, ist, bilden an- den Anschlußklemmen der Speiseleitung L1 einen auf A, abgestimmten, symmetrisch zur Erde liegenden Parallelkreis LP, Cp. Bei geeignetem Verhältnis der Wellenwiderstände Z, und ZD der Stützen bzw. der Dipole heben sich die Blindwiderstandsgänge weitgehend auf. Es läßt sich eine Bandfilterkurve des Eingangswiderstandes etwa gemäß Abb. 3 erzielen. Für die genaue Kurvenform ist der Formfaktor k/d maßgebend, wobei der Kopplungsfaktor k = vZs/ZD und die Dämpfung d = y/ZD ist. Kld muß in der Größenordnung von l liegen.Fig. 2 shows the equivalent circuit diagram of the arrangement according to Fig. _. Each half of the radiator can be regarded as a series resonant circuit lcy or l'c'y 'at the connection point to the feed line (y = r' = radiation resistance). The series connection of the dipoles also represents a series resonant circuit with the inductance 21 and the capacitance c / 2. The supports Si, S, ', the mutual spacing of which is small with respect to A, form, at the connection terminals of the feed line L1, a parallel circuit LP, Cp which is balanced to A, and is symmetrical to earth. With a suitable ratio of the wave resistances Z, and ZD of the supports or the dipoles, the reactance curves largely cancel each other out. A band filter curve for the input resistance as shown in Fig. 3 can be achieved. The form factor k / d is decisive for the exact curve shape, whereby the coupling factor k = vZs / ZD and the damping is d = y / ZD. Kld must be in the order of magnitude of l .

Die Anordnung nach Abb. i läßt sich auch dann durchführen, wenn die Strahlerteile Dl .bzw. Dl' A/2 lang sind, da ein geeignet geformter A/2-Strahler an seinem Ende als L-Glied mit einem Parallelkreis im Querzweig und einem Reihenkreis im Längszweig aufgefaßt werden kann. Die Doppelleitung S1, S2 ergänzt dieses L-Glied zu einem angepaßten z-Glied.The arrangement according to Fig. I can also be carried out if the Radiator parts Dl. Or. Dl 'A / 2 are long, as a suitably shaped A / 2 radiator at its end as an L-link with a parallel circle in the transverse branch and a series circle can be understood in the longitudinal branch. The double line S1, S2 complements this L-link to an adapted z-member.

Die beiden Stützen S" S2, können gemäß Abb. q. durch die beiden Schenkel eines längs geschlitzten Rundmaterials oder Rohres dargestellt sein, daß als Ganzes in die Spiegelplatte eingesetzt ist. Die Stützen können weiterhin gemäß Abb. 5 gleichzeitig als an sich bekannte Symmetrierschleife zum Anschluß an eine koaxiale Speiseleitung K ausgebildet sein. Auch bei den Anordnungen nach Abb. q: und 5 soll der Wellenwiderstand Z, zum Blindwiderstandsausgleich passend gewählt sein. Die Anordnung nach Abb. 5 wird insbesondere bei Anschluß eines einzigen Strahlers notwendig sein. In solchen Fällen wird man an Stelle eines ebenen Spiegels in entsprechender Weise einen Hohlspiegel verwenden.The two supports S ″ S2 can, as shown in Fig. Q., Through the two legs a longitudinally slotted round material or tube be shown that as a whole is inserted into the mirror plate. The supports can continue to operate simultaneously as shown in Fig. 5 as a symmetry loop known per se for connection to a coaxial feed line K be trained. Also with the arrangements according to fig. Q: and 5 the wave resistance should Z must be selected to match reactance compensation. The arrangement according to Fig. 5 will be necessary especially when connecting a single radiator. In such In some cases, instead of a flat mirror, a concave mirror is used in a corresponding manner use.

Eine noch größere Breitbandwirkung kann man gemäß Abb.6 dadurch erzielen, daß jede Strahlerhälfte D, D' und die durch die Stützen S, S' gebildete Doppelleitung für die mittlere Arbeitswellenlänge angenähert A/2 lang sind und daß die SpeiseleitungenLl in der Mitte dieser Doppelleitung angeschlossen ist und da.ß die beiden Hälften dieser Doppelleitung derartige Wellenwiderstandswerte Z, und 2s besitzen, daß gemäß Abb. 7 ein an den Wellenwiderstand ZK der Speiseleitung L angepaßtes n-Glied entsteht. Das an die Dipole angeschlossene Teil der Doppelleitung bildet einen bzw. bei symmetrischer Verteilung zwei als Längsglieder geschaltete abgestimmte Reihenschwingkreise, während das an die Spiegelplatte P angeschlossene Doppelleitungsteil einen bzw. zwei als Querglieder geschalteteParallelschwingkreise bildet. Die Dipole selbst erscheinen als Parallelschwingkreise vom Wellenwiderstand ZD mit dem Resonanzwiderstand R,. Durch geeignete Wähl der Größen Ro, ZD, Z5 und Z, läßt sich eine mehrhöckrige Bandfilterkurve und damit eine ausgeprägte Breitbandwirkung erzielen Um die bei Abb. 6 vorgesehene Vertiefung V zu vermeiden, kann man die durch die Stützen gebildete Doppelleitung durch ein Dielektrikum I gemäß Abb.8 räumlich verkürzen. Man ist hierdurch in der natürlichen Länge der Doppelleitung unabhängig vom Abstand der Dipole von der Spiegelwand P. An sich ist die Leistungsverkürzung durch Dielektrikum natürlich bekannt.An even greater broadband effect can be achieved, as shown in Figure 6, by that each radiator half D, D 'and the double line formed by the supports S, S' for the mean working wavelength are approximately A / 2 long and that the feed lines L1 is connected in the middle of this double line and that the two halves this double line have such characteristic impedance values Z, and 2s that according to Fig. 7 an n-element adapted to the wave impedance ZK of the feed line L is created. The part of the double line that is connected to the dipoles forms one or, respectively, symmetrical Distribution of two tuned series resonant circuits connected as longitudinal links, while the connected to the mirror plate P double line part one or two as Parallel resonant circuits connected to cross members are formed. The dipoles themselves appear as parallel resonant circuits of the characteristic impedance ZD with the resonance resistance R ,. By suitable selection of the sizes Ro, ZD, Z5 and Z, a multi-humped band filter curve can be achieved and thus achieve a pronounced broadband effect around the one provided in Fig. 6 To avoid depression V, one can use the double line formed by the supports Spatially shorten it with a dielectric I as shown in Figure 8. You are in the natural length of the double line regardless of the distance between the dipoles and the mirror wall P. As such, the reduction in performance due to dielectric is of course known.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Broadband decimeter wave antenna with rigid, in the middle interrupted, symmetrically fed radiator, characterized in that that two supporting metal supports (Si, S, 'in Fig. i) at the gap ends of the radiator (Di, DI`) attack and a double line of such a wave resistance (Z ,,) form that the reactance paths of the radiator and that through the supports The double line formed cancel each other out at the connection point of the feed line (L,).

2. Antenna according to claim i, characterized in that each radiator half and the double line formed by the supports, short-circuited on one side, electrical equal, preferably for a mean wavelength approximately 2 / q. are long (Fig. i to q.).

3. Antenna according to claim i, characterized in that; that each radiator half (D, Dl 'in Fig. 6) and the double line formed by the supports (S, S') are of the same length, preferably approximately A / 2 long for the mean working wavelength, and that the feed is approximately in the middle of this double line attacks and that the two halves of this double line have such characteristic impedance values (ZS, 2S) that a z-element is created which is matched to the feed line (L). q .. Antenna according to claim z, characterized in that the double line formed by the supports is embedded in a dielectric (I in Fig.8) to shorten its natural length.