DE953623C - Breitbandige Rundstrahl-Fernsehantenne hohen Gewinns - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. DEZEMBER 1956

19224 Villa/2Ia^

Die Erfindung befaßt sich mit einer Rundstrahl-Fernsehantenne, die über ein relativ breites Frequenzband mit hohem Gewinn arbeitet.

Es ist bereits eine große Anzahl verschiedener Antennen für die Fernsehübertragung bekannt. Im allgemeinen bestehen diese Antennen aus mehreren Strahlerelementen, deren einzelne Strahler um einen Mittelpunkt herum radial angeordet sind. Der Strom fließt dabei durch alle Strahlerelemente in gleicher Richtung·. Für Fernsehsendeantennen im ultrahochfrequenten Bereich ist es wünschenswert, eins Antenne mit hohem Gewinn zu benutzen, die in der Horizontalebene ein Rundstrahldiagramm besitzt und innerhalb des zu übertragenden Frequenzbereiches gut angepaßt ist. Um den erforderlichen hohen Gewinn zu erzielen, ist es zweckmäßig, eine Mehrzahl übereinander angeordneter strahlender Elemente zu benutzen, die es gestatten, die ausgestrahlte Energie in der Vertikalebene zu bündeln. Horizontalpolarisierte Kreisstrahler haben sich für diesen Zweck als geeignet erwiesen.

Die Erfindung befaßt sich mit einem solchen Kreisstrahlertyp, gibt jedoch einen Aufbau an, der mechanisch äußerst stabil ist, der mit einfachsten as Mitteln gefertigt werden kann, und der zur elektrischen Abstimmung keine umfangreichen und komplizierten zusätzlichen Glieder benötigt.

Die erfindungsgemäße breitbandige Rundstrahl-Fernsehantenne hohen Gewinns rait einer Mehrzahl von Strahlerelementen ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strahlerelement je drei ebene, glatte, zweigeteilte Flächen, deren beide Teile mit geringem Abstand an den Innenkanten sich gegenüberstehein und je ein Transformationsglied, das mit diesen Flächen verbunden ist, enthält.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand der ίο Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt eine perspektivische Ansicht der verwendeten Strahlerelemente für die erfindungsgemäße Antenne;

Fig. 2 zeigt die Ansicht eines Schnittes 2-2 der Abb. ι;

Fig. 3 zeigt das Schema der erfindungsgemäßen Antenne, die aus mehreren Strahlerelementen aufgebaut ist.

In der Fig. 1 ist ein Kreisstrahler, wie er bei der erfindungsgemäßen Antenne verwendet wird, dargestellt. Dieser Kreisstrahler besteht aus den Strahlern 1, 2 und 3, die um die gemeinsame Halterung 4 herum angeordnet sind. Jeder dieser Strahler 1, 2 und 3 besteht aus zwei rechteckigen, ebenen Flächen 5 und 6, deren innere Kanten sich in einem geringen Abstand gegenüberstehen. Mit dieser Anordnung wird eine gleichmäßige ebene Leitefroberfläche erzielt. An der rückwärtigen Seite und in einem geringen Abstand von den strahlenden Flächen 5 und 6 ist ein leitender Metallstreifen 7 angeordnet, dessen eines Ende 8 winklig umgebogen und an der äußeren Kante der Fläche 5 befestigt ist. Das andere Ende 9 dieses Streifens ist ebenfalls abgewinkelt und mit der Strahlerfläche 6 verbunden. Durch diesen abgewinkelten Streifen wird also der aus den beiden Flächen bestehende Gesamtstrahler mechanisch gehaltert. Eine feste metallische Stütze 10 aus leitendem Material verbindet die einzelnen Strahler speichenförmig mit dem Mittelträger 11 und bildet das Strahlerelement. Mit Hilfe der Energieleitung 12 werden über den Verteilerkopf 4 die einzelnen Strahlerelemente über die Leitungen 13, 14 und 15 eingespeist. Der Innenleiter 16 dieser drei Speiseleitungen 13, 14 und 15 ist jeweils durch ein Isolierrohr 17 geführt und mit der Fläche S der drei einzelnen Strahler verbunden. Die Rückführung der Energie erfolgt über den metallischen Streifen 7, die Stütze 10, den Mittelträger 11 zur .5.0 Mastkonstruktion oder zum Außenleiter der Speiseleitung, der mit dem Mittelträger 11 verbunden ist, nach Erde. Eine metallische Klammer 18, die auf, der Stütze 10 verschiebbar ist, dient sowohl zur Halterung· des Isolierrohres 17 als auch gleichzeitig zur Anpassung der Impedanz.

Die effektive elektrische Länge L der Strahler 1,2 und 3 ist gleich einer halben mittleren Betriebswelleniänge. Die effektive elektrische Breite W der Strahlerflächen S und 6 ist gleich einer halben Wellenlänge, die der niedrigsten Betriebsfrequenz entspricht. Bei Vergrößerung dieser Breite W vergrößert sich die Streuung. Damit fällt die obere Grenzbetriebsfrequenz ab. Der Zwischenraum zwischen den Flächen 5 und 6 wird so eingestellt, daß die Eingangsimpedanz den kleinsten Blindwiderstand aufweist. Der metallische Streifen 7 übernimmt dabei gleichzeitig die Rolle eines Impedanztransformators. Auf Grund der gegenseitigen Kopplung zwischen dein Streifen 7 und den Strahlerflächen ist dieser Streifen ebenfalls strahlend. Damit steigt die Impedanz des gesamten Strahlers gegenüber dem eines Normaldipols an. Bei Speisung eines Normaldipols über ein Koaxialkabel tritt eine Unsymmetrie auf. Beim beschriebenen Strahler wird jedoch auf Grund gleicher Ströme durch die Flächen 5 und 6 jede Unsymmetrie vermieden. Durch diese Anordnung und durch genaue Festlegung des Verbindungspunktes 9 des metallischen Streifens mit der Fläche 6 bei jedem Strahler ist es möglich, die Antenne ohne zusätzliche Impedanztransformatoren an die Speiseleitung anzupassen» Sollte jedoch eine zusätzliche Impedanztransformation in kleinen Grenzen notwendig sein, so kann diese mit Hilfe der Klammer 18 durchgeführt werden. Auf jeden Fall ist es möglich, am Punkt 4 einen solchen Impedanzwert auftreten zu lassen, der mit dem Kabelwellenwiderstand übereinstimmt. Im Bedarfsfall kann¹ natürlich zwischen Speisekabel 12 und Verteilerpunkt 4 jederzeit ein zusätzliches Glied zur Impiedanztransformation eingeschaltet werden. Durch Verschiebung der Klammer 18 und durch geeignete Auslegung der physikalischen Dimensionen der Strahlerelemente kann als Fußpunktswiderstand jeder reelle Wert innerhalb gewisser Grenzen erreicht werden. Mit Hilfe der Klammer 18 sind auch auftretende Fabrikationstoleranzen, die sich ungünstig auf den Impedanzwert auswirken, zu kompensieren. Da durch Schnee oder Eisbildung der Zwischenraum zwischen den Flächen 5 und 6 beeinflußt wird, ist es zweckmäßig, die Strahlerelemente mit einer Umhüllung aus plastischem Material zu umgeben. Sehr zweckmäßig ist das Vergießen des Verteilerkopfes 4 mit einer plastischen Vergußmasse 19.

Fig. 3 zeigt die gesamte Antenne, die aus mehreren Kreisstrahlern 21 gemäß Fig. 1 aufgebaut ist. Die einzelnen Strahlerelemente werden mit Hilfe der Leitungen 12 über einen Verteiler 20, der ein Symmetrierglied bekannter Ausführung sein kann, mit der Energieleitung 22 verbunden. Diese Leitungen 12 haben alle die gleiche elektrische Länge und sind am Punkt 4 (Fig. 1) der Rundstrahlelemente 21 angeschlossen·. Durch eine solche senkrecht gestaffelte Anordnung ist es möglich, in der senkrechten Ebene eine starke Bündelung zu erreichen. In der Horizontalebene strahlt dabei die Antenne ihre Energie kreisförmig ab. Wie ersichtlich, sind also die Verteilerpunkte 4 .120 jedes Rundstrahlelernentes mit dem Verteiler 20 verbunden. Durch diese Einspeisung wird erreicht, daß die Ströme in den einzelnen Kreisstrahlern gleichphasig auftreten und damit für die Gesamtanordnung ein Rundstrahldiagramm garantiert ist.

Die Erfindung wurde zwar an Hand einer speziellen Antennenausführung erläutert. Dies stellt jedocih keine Beschränkung ihres Wesens und ihrer Anwendbarkeit dar.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Breitbandige Rundstrahl-Fernsehantenne hohen Gewinns mit einer Mehrzahl von Strahlerelementen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strahlerelement je drei ebene, glatte, zweigeteilte Flächen, deren beide Teile mit geringem Abstand an den Innenkanten sich gegenüber stehen, und je ein Transformationsglied, das mit diesen Flächen verbunden ist, enthält.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Transformationsglied aus einem metallischen Streifen im Abstand von den strahlenden Flächen besteht, dessen eines Ende abgewinkelt mit dem einen Strahlerteil und dessen anderes Ende ebenfalls abgewinkelt mit dem anderen Strahlerteil verbunden sind.

3. Antenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die gesamte effektive Länge je beider Strahlerflächen als· auch die effektive elektrische Breite jedes Teiles der Strahlerfiäche gleich sind einer halben Wellenlänge dar mittleren Betriebsfrequenz.

4. Antenne nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Strahler eines Strahlerelementes durch metallische Stützen speichenförmig mit einem im Mittelpunkt angebrachten Verteilerkopf verbunden ist und diese Stützen mit Hilfe verschiebbarer metallischer Klammern gleichzeitig zur Impedanzanpassung dienen.

5. Antenne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahleirelemente mit einem Verteiler verbunden sind, der seinerseits an das Speisekabel angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt ZeicKnungen

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