DE9200386U1 - Antenna structure based on the Yagi principle - Google Patents
Antenna structure based on the Yagi principleInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/28—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
- H01Q19/30—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being centre-fed and substantially straight, e.g. Yagi antenna
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters
- H01Q15/242—Polarisation converters
- H01Q15/244—Polarisation converters converting a linear polarised wave into a circular polarised wave
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Description
Dipl.Ing. Rudolf NieDipl.Ing. Rudolf Nie
Antennen-Struktur nach dem Yagi-Prinzip, insbesondere für den UHF-/SHF-BereichAntenna structure based on the Yagi principle, especially for the UHF/SHF range
Antennen nach dem Yagi-Prinzip üblicher Bauart bestehen aus einem Tragrohr (Boom) mit kreis- oder rechteckförmigem Querschnitt an dem die einzelnen Elemente befestigt sind. Die Elemente sind dabei entweder durch das Tragrohr gesteckt, oder werden auf dem Tragrohr, meist durch Verschrauben oder Vernieten befestigt; wobei in jedem Fall Bohrungen durch das Tragrohr erforderlich werden.Antennas based on the Yagi principle of the usual design consist of a support tube (boom) with a circular or rectangular cross-section to which the individual elements are attached. The elements are either inserted through the support tube or are attached to the support tube, usually by screwing or riveting; in each case, holes must be drilled through the support tube.
Die parasitären Elemente (Reflektoren und Direktoren) sind im allgemeinen stabförmig (Länge ~ Lambda/2) ausgebildet.The parasitic elements (reflectors and directors) are generally rod-shaped (length ~ lambda/2).
Durch die Art der Befestigung und Ausführung der parasitären Elemente ist die Polarisationsebene
der gesamten Antennenstruktur eindeutig festgelegt.
Antennen dieser Bauart werden derzeit für einen Frequenzbereich bis ca. 3 GHz in Längen
bis ca. 22 Lambda gefertigt.The type of attachment and design of the parasitic elements clearly defines the polarization plane of the entire antenna structure.
Antennas of this type are currently manufactured for a frequency range of up to approx. 3 GHz in lengths of up to approx. 22 lambda.
Mit weiter steigender Frequenz und Antennenlänge wird das Verhältnis Elementlänge / Tragrohrdurchmesser bedingt durch die mechanisch erforderliche Stabilität sehr klein und damit ungünstig, so daß zur Erschliessung höherer Frequenzbereiche solche Strukturen nicht durch einfaches Umskalieren genutzt werden können.As the frequency and antenna length continue to increase, the ratio of element length to support tube diameter becomes very small due to the mechanical stability required and therefore unfavorable, so that such structures cannot be used to access higher frequency ranges by simply rescaling.
Problemproblem
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Antennen-Struktur mit universeller Polarisationscharakteristik und hoher mechanischer Stabilität zu schaffen, bei der die Befestigung der parasitären Elemente zu keiner Schwächung des Querschnittes des Tragrohres führt und somit Antennen nach dem Yagi-Prinzip mit geringem fertigungstechnischem Aufwand auch für höhere Frequenzen bis ca. 20 GHz hergestellt werden können.The invention specified in claim 1 is based on the problem of creating an antenna structure with universal polarization characteristics and high mechanical stability, in which the attachment of the parasitic elements does not lead to a weakening of the cross-section of the support tube and thus antennas according to the Yagi principle can be manufactured with little manufacturing effort even for higher frequencies up to approx. 20 GHz.
Erfindunginvention
Dieses Problem wird mit den Massnahmen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by the measures of claim 1.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß das Tragrohr bei der Befestigung der Elemente nicht
im Querschnitt geschwächt wird; durch die aufgeschobenen Abstandshalter zwischen den
Elementen wird im Gegenteil der Querschnitt der Tragstruktur noch zusätzlich erhöht.
Durch das Verspannen der Elemente durch das Tragrohr wird eine weitere Steigerung der
mechanischen Stabilität erreicht, so daß auch bei langen Strukturen zusätzliche Unterstützungen
wie etwa Unterzüge, die die universelle Polarisationscharakteristik stören würden,
entfallen können und die Antenne für Vormastmontage geeignet ist.
Durch die Ausgestaltung wird zudem noch eine zwangsläufige Zentrierung und parallele
Ausrichtung der Elemente erreicht.The invention ensures that the cross-section of the support tube is not weakened when the elements are attached; on the contrary, the cross-section of the support structure is increased even further by the spacers pushed on between the elements.
By bracing the elements through the support tube, a further increase in mechanical stability is achieved, so that even with long structures, additional supports such as beams, which would disturb the universal polarization characteristics, can be omitted and the antenna is suitable for foremast mounting.
The design also ensures that the elements are centered and aligned parallel.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die parasitären Elemente durch die rotationssymmetrische Ausbildung gleichermassen für orthogonale und zirkuläre Polarisationsarten geeignet sind, so daß bei einem Polarisationswechsel nicht die gesamte Antennenstruktur, sondern nur die Polarisationsebene des Erregers gedreht werden muss.A further advantage is that the parasitic elements are equally suitable for orthogonal and circular polarization types due to their rotationally symmetrical design, so that when the polarization changes, not the entire antenna structure but only the polarization plane of the exciter needs to be rotated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 and 3.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht eine Befestigung des Tragrohrs in einem Rundhohlleiter, der als Erreger genutzt wird, wobei die eingepresste Polarisatorscheibe zugleich als Halterung bzw. mechanische Stütze dient. So wird erreicht, daß ein direktes Anflanschen eines weiteren Hohlleiter zum Energietransport möglich wird. Aufgrund der entsprechenden Abmessungen der Hohlleiter wird diese Konstruktion im Frequenzbereich oberhalb von 3 GHz Anwendung finden.The development according to claim 2 enables the support tube to be attached in a round waveguide that is used as an exciter, with the pressed-in polarizer disk also serving as a holder or mechanical support. This makes it possible to directly flange another waveguide for energy transport. Due to the corresponding dimensions of the waveguide, this construction will be used in the frequency range above 3 GHz.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist hauptsächlich für den Frequenzbereich von unterhalb 3 GHz vorgesehen. Als Erreger dient ein nach hinten abgeschlossener Hohlleiter (Topfstrahler), der Boden dieses Topfstrahlers dient gleichzeitig als ausgesteifte Stütze zur Befestigung des Tragrohres. Zur Aus- bzw. Einkopplung der Energie dient eine Koppelsonde. Der Polarisator ist drehbar gelagert, so daß sich eine einfache Möglichkeit zur Drehung der Polarisationsebene ergibt.The design according to claim 3 is mainly intended for the frequency range of below 3 GHz. A waveguide closed at the back (pot radiator) serves as the exciter, the base of this pot radiator also serves as a stiffened support for fastening the support tube. A coupling probe is used to couple the energy in and out. The polarizer is rotatably mounted, so that it is easy to rotate the polarization plane.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Fig. 1 bis 3 erläutert.Embodiments of the invention are explained with reference to Figs. 1 to 3.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Anordnung der parasitären Elemente auf dem Tragrohr (perspektivisch)Fig. 1 the arrangement of the parasitic elements on the support tube (perspective)
Fig. 2 die Befestigung des Tragrohres in einem offenen Rundhohlleiter (perspektivisch) Fig. 3 die Befestigung der Antennenstruktur in einem abgeschlossenen Rundhohlleiter (Schnitt)Fig. 2 the fastening of the support tube in an open circular waveguide (perspective) Fig. 3 the fastening of the antenna structure in a closed circular waveguide (section)
Die kreisförmigen Scheibenelemente 2 (Durchmesser: 0.33 Lambda; Stärke: 0.02 Lambda)
werden auf das Tragrohr 4 (Aussendurchmesser: 0.12 Lambda) aufgeschoben.
Als Abstandshalter 3 (Aussendurchmesser: max. 0.2 Lambda; Länge 1 Lambda) dienen
zylinderförmige Hülsen aus witterungsbeständigem Kunststoff. Als Endabschluss dient
jeweils eine Schraube 1, die in das mit einem Innengewinde versehene Tragrohr eingeschraubt
wird, wobei gleichzeitig eine entsprechende Verspannung der Tragstruktur
erzielt wird.The circular disc elements 2 (diameter: 0.33 lambda; thickness: 0.02 lambda) are pushed onto the support tube 4 (outer diameter: 0.12 lambda).
Cylindrical sleeves made of weather-resistant plastic serve as spacers 3 (outer diameter: max. 0.2 lambda; length 1 lambda). A screw 1 serves as the end cap, which is screwed into the support tube with an internal thread, whereby at the same time a corresponding bracing of the support structure is achieved.
Fig. 2 zeigt die Befestigung des Tragrohrs 4 in einer dielektrischen Polarisatorscheibe 6 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei das Tragrohr durch eine entsprechende zentrische Bohrung geführt wird und abschliessend verschraubt wird. Die Polarisatorscheibe ist in die Öffnung eines Rundhohleiterflansches 5 eingepresst.Fig. 2 shows the fastening of the support tube 4 in a dielectric polarizer disk 6 made of glass fiber reinforced plastic, whereby the support tube is guided through a corresponding central hole and then screwed in place. The polarizer disk is pressed into the opening of a round waveguide flange 5.
Fig. 3 zeigt den Schnitt durch einen nach hinten abgeschlossenen Rundhohleiter 7 als Erregersystem. Das Tragrohr ist zentrisch durch den Boden geführt und verschraubt. Die Auskopplung wird mit Hilfe eines als Koppelsonde ausgeführten Hohlleiter/Koaxialüberganges 8 vorgenommen. Wird ein weiterer Übergang 8 (gestrichelt angedeutet) um 90° versetzt vorgesehen, lässt sich gleichzeitig die entgegengesetzte orthogonale Polarisationsrichtung anregen. Die Polarisationsebene lässt sich durch Verdrehen der axial gelagerten dielektrischen Polarisatorscheibe 9 bei Zirkularpolarisation wechseln.Fig. 3 shows a section through a circular waveguide 7 closed at the back as an excitation system. The support tube is guided centrally through the floor and screwed in place. The coupling is carried out using a waveguide/coaxial transition 8 designed as a coupling probe. If a further transition 8 (indicated by dashed lines) is provided offset by 90°, the opposite orthogonal polarization direction can be excited at the same time. The polarization plane can be changed by rotating the axially mounted dielectric polarizer disk 9 with circular polarization.
Lambda = Betriebs-WellenlängeLambda = operating wavelength
Claims (3)
dadurch gekennzeichnet,2. Antenna structure according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Antenna structure according to claim 1,
characterized,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9200386U DE9200386U1 (en) | 1992-01-15 | 1992-01-15 | Antenna structure based on the Yagi principle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9200386U DE9200386U1 (en) | 1992-01-15 | 1992-01-15 | Antenna structure based on the Yagi principle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9200386U1 true DE9200386U1 (en) | 1992-03-05 |
Family
ID=6875032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9200386U Expired - Lifetime DE9200386U1 (en) | 1992-01-15 | 1992-01-15 | Antenna structure based on the Yagi principle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9200386U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2280941B (en) * | 1993-08-09 | 1997-08-06 | Victaulic Plc | Improvements in or relating to pipes |
| DE102016112582A1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Phased array antenna element |
-
1992
- 1992-01-15 DE DE9200386U patent/DE9200386U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2280941B (en) * | 1993-08-09 | 1997-08-06 | Victaulic Plc | Improvements in or relating to pipes |
| DE102016112582A1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Phased array antenna element |
| WO2018007209A1 (en) | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Phase-controlled antenna element |
| US10868350B2 (en) | 2016-07-08 | 2020-12-15 | Lisa Draezlmaier GmbH | Phase-controlled antenna element |
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