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Rhombusantenne EineRhombusantenne kann als strahlungsfähiges Leitungsgebilde
betrachtet werden, dessen Wellenwiderstand Z im Idealfall' längs des Systems konstant
ist. Wird ein solches System mit einem ohmschen Widerstand Re = Z abgeschlossen,
so besitzt es den frequenzunabhängigen ohmschen Eingangswiderstand Ra = Z, wenn
vom vernachlässigbar kleinen Einfluß der Strahlungsdämpfung abgesehen wird.
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In der praktischen Ausführung der Rhombusantenne besteht jede Rhombusseite
vielfach aus mehreren in einer senkrecht zur Antennenebene verlaufenden Ebene geführten
Einzeldrähten, die am Anfang und Ende zusammengefaßt sind, während ihr gegenseitiger
Abstand an den stumpfen Ecken des Rhombus am größten ist. Diese Drahtspreizung hat
die Aufgabe, den Einfluß des längs der großen Rhombusachse wachsenden Leitungsabstandes,
der im Sinn einer Vergrößerung des Wellenwiderstandes wirkt, durch eine Vergrößerung
der Querabmessungen der Leiter wenigstens teilweise zu kompensieren. Eine völlige
Kompensation oder, was damit gleichbedeutend ist, ein längs der Rhombusantenne konstanter
Wellenwiderstand ist unter praktischen Verhältnissen weder erreichbar noch erforderlich.
Es kann vielmehr zugelassen werden, daß der Wellenwiderstand von einem bestimmten
Sollwert Z, am Anfang des Rhombus allmählich mit wachsendem Leitungsabstand ansteigt,
einen rechnungsmäßigen Höchstwert Z"" an der breitesten Stelle der Antenne erreicht
und schließlich in Richtung auf den Abschlußwiderstand hin allmählich wieder auf
den Sollwert Z" absinkt. Die Rhombusantenne kann demnach als Aufwärts-Abwärts-Transformator
betrachtet werden. Von besonderer praktischer Bedeutung
ist, daß
die frequenzabhängige Schwankung des Eingangswiderstandes um so kleiner wird, je
langsamer der Anstieg des Wellenwiderstandes vor allem in der Nähe der Rhombusenden
gemacht wird.
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Aus verschiedenen Gründen verbietet sich in der Praxis eine größere
Gesamtspreizung als etwa 2 bis 3 m an den Seitenecken des Rhombus. Um damit einen
genügend langsamen Z-Anstieg zu erreichen, sind für Rhombusantennen mit Za = 6oo
Ohm, wie sie bisher vorwiegend in den USA. verwendet werden, mindestens drei Einzeldrähte
je Rhombusseite erforderlich. Für Rhombusantennen mit Za = 500 Ohm, wie sie
beispielsweise in Deutschland verwendet werden, sind mindestens fünf Einzeldrähte
je Rhombusseite erforderlich. Der günstigste Wert der Spreizung an den stumpfen
Rhombusecken hängt vom Öffnungswinkel des Rhombus ab und läßt sich rechnerisch oder
umständlicher auch experimentell ermitteln. Jede Unter- oder auch Überschreitung
dieser so festgestellten Spreizung verschlechtert das Verhalten des Eingangswiderstandes.
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Bei der bisher ausschließlich verwendeten Spreizungsart bilden die
Seitendrähte der Rhombusantenne. die Umrißform eines gleichschenkligen Dreiecks,
dessen Basis in der Seitenkante des Rhombus liegt. Die bekannte Ausführungsform
erfordert einen erheblichen Aufwand an Draht. Die Erfindung betrifft eine mehrdrähtige
Rhombusantenne, welche den Vorteil einer verminderten Drahtanzahl und damit .eines
geringeren Verbrauchs an Kupferdraht hat. Dieses wird nach der Erfindung dadurch
erreicht, daß die Randdrähte jeder der vier Rhombusseiten die Umrißform eines vorzugsweise
symmetrischen Polygons mit mehr als drei Ecken bilden. Bei dieser Ausführung der
Antenne mit Polygonspreizung wird gleichzeitig mit der geringeren Anzahl von Drähten
der verlangte Z-Verlauf genauer als bei der Ausführungsform mit in Form eines Dreiecks
gespeizten Drähten.
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Der gewünschte Spreizungsverlauf läßt sich beispielsweise durch Einbau
von leichten metallischen Spreizen erzielen, die zweckmäßig in der Nähe der Rhombusenden
angeordnet werden. Je nach dem Öffnungswinkel des Rhombus sind etwa ein bis drei
Spreizen unterschiedlicher Länge erforderlich. Die Länge dieser Spreizen ist klein,
verglichen mit der maximalen Spreizung an den stumpfen Rhombusecken. Zum Einbau
der Spreizen kann jede Rhombusseite in niedriger Höhe ausgespannt und anschließend
als Ganzes hochgezogen werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist im folgenden an Hand der Abbildungen
näher erläutert. In der Abb, i ist beispielsweise für einen dreidrähtigen Rhombus
die Spreizung der Außendrähte gegenüber dem Mitteldraht sowohl für die normale Spreizung
als auch für die Polygo:nspreizung dargestellt.. Auf der rechten Seite von Abb.
i ist der .Schnitt durch eine Rhombusseite gezeichnet, die beispielsweise drei Einzeldrähte
aufweist. Als Spreizung s wird der Abstand der Randdrähte vom Mitteldraht bezeichnet.
Die in Abb. i dargestellte Polygonspreijung benötigt beispielsweise nur einen Spreizstab,
da bei diesem Ausführungsbeispiel nur eine einzige Knickstelle vorgesehen ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Polygonspreizung läßt sich für eine 6oo-Ohm-Rhombusantenne
die notwendige Drahtzahl mit nur zwei Spreizen von n = 3 auf n = 2 senken. Für eine
5oo-Ohm-Rhombusantenne kann die Drahtzahl mit zwei bis drei Spreizen von n = 5 aufn
= 3 gesenkt werden. Die Verringerung der Drahtzahl bedeutet nicht nur eine fühlbare
Einsparung an teuerem Cu-Draht, sondern auch daß die Stützmaste der Rhombusantenne
in leichterer Bauweise und daher billiger ausgeführt werden können, weil der Spitzenzug
kleiner geworden ist.
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Abb. 2 soll einen allgemeinen Überblick vermitteln über den Einfluß
der Spreizungsart auf den Verlauf des Wellenwiderstandes einer Rhombusantenne. Die
dargestellten Kurven sind beispielsweise für eine dreidrähtige Rhombusantenne mit
einem Öffnungswinkel 2a = 3q.° für den Fall Z, = 5oo Ohm berechnet worden. Zugrunde
gelegt wurde der in Abb. i dargestellte Spreizungsverlauf. Der in Abb. 2 gezeichnete
zulässige Z-Verlauf gilt für eine Welligkeit der Speiseleitung m < i, i bei einer
Betriebswelle von A",", = 9o m. Es zeigt sich, daß bei gleicher maximaler Spreizung
die Normalspreizung einen viel ungünstigeren Z-Verlauf ergibt als die Polygonspreizung:
Wie ersichtlich ist, gelingt es bereits mit nur einer passend gewählten Polygonspreize,
den Z-Verlauf in überraschender Näherung mit dem zulässigen Z=Verlauf in Übereinstimmung
zu bringen.
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Für eine zweidrähtige Rhombusantenne mit Z, = 6oo Ohm ergeben sich
Z-Kurven, die denen von Abb. 2 weitgehend gleichen.
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Die Anwendung der Polygonspreizung bringt jedoch neben@der Verringerung
der Drahtzahl und der Verbesserung des Z-Verlaufes noch einen weiteren Vorteil.
Bekanntlich macht sich die praktisch unvermeidliche Kapazität der Haltevorrichtung
für die Rhombusdrähte an den Eingangs- und Ausgangsklemmen besonders bei hohen Frequenzen
störend bemerkbar. Die Haltevorrichtung kann aufgefaßt werden als Leitungsstück
vom Wellenwiderstand Z,< Z". Der störende Einfluß dieses -Leitungsstücks
kann durch einweiteres Leitungsstück passender Länge, das» einen Wellenwiderstand
Z2 > Z" besitzt, weitgehend kompensiert werden. Am einfachsten läßt sich das Leitungsstück
Z2 > Z" durch Bündelung der Einzeldrähte mit Hilfe einer besonderen Klemme verwirklichen.
Unmittelbar auf dieses Leitungsstück folgt die erste Spreize zur Einstellung des
Sollwertes Z" des Anfangswellenwiderstandes der Rhombusantenne. Die derart entstehende
Anordnung ist in Abb. 3 dargestellt. Als Haltevorrichtung ist in der Abbildung beispielsweise
eine kapazitätsarme Konusklemme gezeichnet worden.
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Im allgemeinen ist der gegenseitige Abstand der Eingangsklemmen, die
an den Haltevorrichtungen der Drähte angebracht- sind, beträchtlich größer als der
Leitungsabstand der Speiseleitung. Dadurch
erhält die Speiseleitung
im letzten Abschnitt vor den Eingangsklemmen der Rhombusantenne einen zu großen
Wellenwiderstand. Um den störenden Einfluß dieser erzwungenen Spreizung der Speiseleitung
auszuschalten, wird weiter vorgeschlagen, den gespreizten Teil der Speiseleitung
als Vierdrahtleitung mit konstantem Wellenwiderstand Z = Za auszubilden, und zwar
dadurch, daß im Spreizungspunkt der Speiseleitung ihre beiden Leiter sich in je
zwei Einzelleitungen aufspalten, deren Abstand sich stetig bis zur Haltevorrichtung
der Rhombusdrähte vergrößert, an der sie an verschiedenen Stellen angeklemmt werden.
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Die vorerwähnten Maßnahmen bewirken in einem sehr weiten Frequenzbereich
eine bemerkenswerte Gleichförmigkeit des Eingangswiderstandes der Rhombusantenne.
Die Verbesserungen gewinnen besondere Bedeutung bei der phasenrichtigen Zusammenschaltung
mehrerer Rhombusantennen (MUSA-Anlagen).