DE919718C - Antennenanordnung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 2. NOVEMBER 1954

p38p4VIIIa/2iaⁱB

Dr. Walter Berndt, Berlin

ist als Erfinder genannt worden

Antennenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, die über eine koaxiale Speiseleitung an ein Funkgerät angeschlossen ist. Bekanntlich sind alle Antennen der Gefahr ausgesetzt, daß ein Blitz in sie einschlägt oder sie durch Luftelektrizität aufgeladen werden. Um eine Beschädigung der an die Antenne angeschlossenen Geräte und Leitungen zu verhüten, ist es bekannt, bei einer Antenne den Mantel einer koaxialen Speiseleitung an einen vertikalen Strahler und den Innenleiter an ein Gegengewicht anzuschließen. Die Blitzsicherheit dieser bekannten Anordnung ist jedoch noch nicht befriedigend. Die Erfahrung hat gelehrt, daß Blitzentladungen keineswegs ausschließlich zu den höchsten Punkten von Antennenanordnungen übergehen. Auch tiefer gelegene Teile sind einschliagsgef ährdet, wenn sie eine nennenswerte Erhebung über dem Erdboden aufweisen. Daher muß bei der erwähnten bekannten Anordnung mit dem Übergang von Entladungen so oder wenigstens von Teilentladungen zu dem mit dem Kabelinnenleiter verbundenen Gegengewicht gerechnet werden. In besonderem. Maße gilt dies bei Antennenanordnungen für kurze Wellen mit entsprechend kurzen Strahlerteilen, bei denen also das Gegengewicht oder die Ergänzung des oberen, galvanisch geerdeten Strahlers sich verhältnismäßig dicht unter diesem Strahler befindet.

Auch die Aufgabe der Anpassung des Strahlerwiderstandes an den Wellenwiderstand der koaxialen Speiseleitung ist bei der erwähnten bekannten Antennenanordnung noch nicht befriedigend gelöst. Zu diesem Zweck ist dabei ein offenes Doppelleitungsstück von der Länge A/4 verwendet, dessen Einzelleiter die Fortsetzungen der beiden Leiter des Koaxialkabels bilden. Der Strahler ist bei

dieser Antenne zwar über den einen Leiter der Transformationsleitung mit dem Kabelmantel· verbunden und dadurch galvanisch geerdet, jedoch ist die Gefährdung der Anlage dadurch kaum verrin>S gert, da die offene Transformationsleitung ebenso gut von einem Blitzschlag getroffen werden kann wie der nur wenig höhere Strahler.

Die Erfindung gibt die Möglichkeit, bei einer Antennenanordnung eine sichere Ableitung von ίο Luftelektrizität zur Erde zu gewährleisten. Bei einer Antenne mit zwei übereinander angeordneten, je etwa eine halbe Wellenlänge langem Einzelstrahlern und mit einer koaxialen. Speiseleitung, deren galvanisch geerdeter Mantel' an den oberen Strahler und deren Innenleiter an den unteren Strahler angeschlossen ist, soll erfindungsgemäß der untere Strahler als Rohr ausgebildet sein- und die koaxiale Speiseleitung umschließen; ferner soll ein Teil, vorzugsweise der untere Teil, des rohrförmigen Strahlers als Sperrtopf zur Erzeugung eines Hochfrequenzwiderstandes für die auf der Außenseite des Leitungsmantels fließenden Ströme der Betriebsfrequenz und ein anderer Teil, vorzugsweise der obere bzw. der dem oberen Strahler zugekehrte Teil, des rohrförmigen Strahlers als Anpassungsoder Transformationsglied ausgebildet sein.

Bei einer nach der Erfindung ausgeführten Antenne ist nicht nur der obere Strahler durch die an siich bekannte Verbindung mit dem Kabelmantel galvanisch geerdet. Bei Verwendung von Einzelstrahlern der Länge λ/2 ist auch, in dem unteren, rohrförmig ausgebildeten Strahler genügend Raum vorhanden, um das Transformationsglied in den Innenraum dieses Strahlers einzubauen und gleidtzeitig auch den Sperrtopf zur Mantehvelleniunterdrückung darin aufzunehmen. Beide für die gute Wirkungsweise unentbehrlichen Teile sind dadurch vor den schädlichen Einwirkungen von Luftelektrizität vollkommen geschützt, wobei die Kurzschlußibrücke des /l/4-Sperrtopfes und ebenso diejenige des vorzugsweise als koaxiales Rohrleitungsstück ausgebildeten Transformationsgliedes· auch deni unteren Strahler galvanisch mit dem Kabelmantel und dadurch mit Erde verbindet. Es ergibt +5 sich auf diese Weise eine vorteilhafte Antennenkonstruktiom von besonders geschlossener und einfacher Bauweise, welche eine sichere Ableitung der Luftelektrizität von allen Punkten ihrer äußeren Oberfläche zur Erde gewährleistet. Es ist zu erwähnen, daß die Ausnutzung des Innenraumes eines rohrförmigen, das Zuleitungskabel umgebenden λ/4 langen Strahlers für die Unterbringung eines Sperrtopfes an sich bekannt ist. Bei dieser bekannten Antentienanordnung ist jedoch mit Rücksicht auf die Strahlerlänge innerhalb des Strahlers kein Raum für das Transformationisglied zur Verfügung; auch ist dabei· der obere Strahler mit dem Kabelinnenleiter verbunden, so daß keine Blitzsicherheit gegeben ist. Ferner ist eine bekannte Antennenanordnung zu erwähnen, welche einen unsymmetrischen, mit dem Innenleiter einer Koaxialleitung ohne Zwischenschaltung eines Transformationsgliedes verbundenen vertikalen Einzelstrahler auf einem Standrohr zeigt, · in dessen Innenraum ein Sperrtopf eingebaut ist. Diese bekannte Antenne ist jedoch weder als blitzsicher, noch als hinsichtlich der Anpassung des Strahlerwiderstandes an den Leitungswiderstand befriedigend zu bezeichnen.

In Abb. ι sind 1 und 11 zwei übereinander angeordnete, je etwa eine halbe Wellenlänge lange Einzelstrahler, welche über die koaxiale Speiseleitung 2 mit dem zugehörigen Funkgerät, beispielsweise einem Sender oder einem Empfänger, verbunden sind. Die Koaxialleitung besteht im wesentlichen) aus dem bei 10 geerdeten Außenleiter bzw. Mantel¹3 und dem Inmenleiter 4. Dem Hochfrequenzstrom, der auf dem Innenleiter 4 fließt, ist ein entgegengesetzt gerichteter Hochfrequenzstrom gleicher Stärke zugeordnet, der an der Innenseite des· Mantels bzw. Außenleiters des Kabels fließt. Der letztgenannte Strom wird dem oberen Strahler ι zugeführt, so daß dieser Strahler mit dem Kabelmantel galvanisch verbunden werden kann, wie Abb. r erkennen läßt. Der auf dem InnenJeiter fließende Hochfrequenzstrom wird dem unteren Strahler n zugeführt, der den elektrischen Gegenpol des Strahlers 1 bildet und zu dem die vom Strahler 1 ausgehenden elektrischen Feldlinien übergehen.

Der Innenraum des unteren, rohrförmigen Strahlers ist für die Unterbringung eines λ/4-Sperrtopfes 12 ausgenutzt, dessen Abstimmung durch die Lage der zweckmäßig verstellbar angeordneten Kurzschlußbrücke 13 bestimmt wird. Der Sperrtopf verhindert di-e Ausbildung von Mantelwellen auf dem Kabelmantel 3. Um eine reflexionsfreie Anpassung des Strahlerwiderstandes an den Widerstand des Hochfrequenzkabels 2 zu erzielen, ist der obere Teil 14 des Innenraumes des rohrförmigen Strahlers 11 als Anpassungs- bzw. Transformationsglkd ausgebildet, dessen Scheinwiderstand mittels der verschiebbaren Kurzschlußbrücke 15 eingestellt werden kann.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß elektrische Aufladungen, vom Strahler 1 und vom Strahler 11 jederzeit ungehindert über eine geschlossene metallische Strombahn zur Erde abfließen können, da die Strahler für alle von der Betriebsfrequenz abweichenden Frequenzen einschließlich der Frequenz Null praktisch, geerdet sind, während für diese Betriebsfrequenz selbst zwischen der Stelle der galvanischen Erdung des Mantels und seinem Anschlußpunkt an. den Strahler 1 ein wirksamer Hochfrequenzwiderstand in Gestalt des Sperrtopfes 12 vorhanden ist.

Im rechten Teil der Abb. 1 ist neben den Strahlern ι und 11 die zugehörige Stromverteilung / für den Fall der Strahlerlänge λ/2 angedeutet. Abb. 2 zeigt ein Beispiel·, in welchem die Strahler eine wirksame Länge aufweisen, die etwas größer ist als eine halbe Wellenlänge 2; beispielsweise kann die elektrische Strahlerlänge gleich ⁵Za λ gewählt sein. Gleichzeitig ist in dem Beispiel nach Abb. 2 durch Endkapazitäten 16, 17 am oberen und unteren Strahler die Bauhöhe der gesamten

Antenne bei gleichbleibender Wirksamkeit verringert. Auch in diesem Beispiel wird der vom rohrförmigen unteren Strahler 11 umschlossene Raum für die Unterbringung des Sperrtopfes 12 und des Transformationsgliedes nutzbar gemacht.

Die mechanische Anordnung wird zweckmäßigerweise so getroffen, daß der an dem Strahler 1 unmittelbar anschließende Teil· des Außenmantels der koaxialen Speiseleitung ein starres Rohr ist, welches die Antennenanordnung trägt. Die beschriebene Antennenanordnung kommt sowohl für ortsfeste als auch für fahrbare Funkanlagen in Betracht. Weitere Ausführungsbeispiele zeigen die Abb. 3 und 4, in denen die Anordnung nach Abb. 1 zur Erhöhung der Bündelungswirkung durch je einen A/2 bzw. Ve λ langen Strahler 18, 19 nach oben und unten ergänzt ist. Es sind die bekannten Verlängerungs- bzw. Umwegglieder 20, 21 zur Unterdrückung eines unerwünschten Teiles der

ao negativen Halbwelle verwendet. Die blitzsichere Ausführungsform ist auch bei ddesen Beispielen gewährleistet.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Antenne mit zwei übereinander angeordneten, je etwa eine halbe Wellenlänge (X) langen Einzelstrahlern und mit einer koaxialen Speiseleitung, deren galvanisch geerdeter Mantel an den oberen Strahler und deren Innenleiter an den unteren Strahler angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Strahler (11) als Rohr ausgebildet ist und die koaxiale Speiseleitung (2) umschließt, daß ferner ein Teil, vorzugsweise der untere Teil, des rohrförmigen Strahlers (11) als Sperrtopf (12) zur Erzeugung eines Hochfrequenzwiderstandes für die auf der Außenseite des Leitungsmantels fließenden Ströme der Betriebsfrequenz ausgebildet ist und daß ein anderer Teil, vorzugsweise der obere bzw. der dem oberen Strahler (1) zugekehrte Teil, des rohrförmigen Strahlers (11) als Anpassungs- oder Transformationsglied ausgebildet ist.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der einzelnen Strahler größer als die halbe Wellenlänge (λ), insbesondere gleich Ve λ ist.
3. 3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Strahler (11) bzw. der aus ihm herausragende Strahler (1) mit Endkapazitätsflächen (16 bzw. 17) versehen ist.
4. 4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den rohrförmigen Strahler (11) bzw. den aus ihm heraussagenden Strahler (1) weitere Strahler (18, 19), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verlängerungs- oder Umweggliedern (20, 21), anschließen, und 6).

   Angezogene Druckschriften:
   T e r m a η : Radio Engineers Handbook,

   I^stEdition, 1943, McGraw-Hill Book Company, S.856, 857;

   Telefunken Hausmitteilungen, Nr. 81, Juli 1939,

   S. 20/21.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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