DE957239C

DE957239C - Antenna arrangement

Info

Publication number: DE957239C
Application number: DET10489A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Berndt
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1955-01-26
Filing date: 1955-01-26
Publication date: 1957-01-31

Description

AUSGEGEBEN AM 31. JANUAR 1957ISSUED JANUARY 31, 1957

T 10489 VIII a j 2Ia^T 10489 VIII a j 2Ia ^

Dr. Walter Berndt, BerlinDr. Walter Berndt, Berlin

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Telefunken G. m. b. H., BerlinTelefunken G. m. B. H., Berlin

AntennenanordnungAntenna arrangement

Bei der Entwicklung von Antennenanordnungen für Hochfrequenz-Nachrichtenanlagen bildet es ein wichtiges Problem, eine möglichst vollkommene Widerstandsanpassung über einen möglichst großen Bereich von Arbeitsfrequenzen aufrechtzuerhalten. Anpassungsfehler führen bekanntlich nicht nur zu einer höheren elektrischen Beanspruchung der Kopplungsmittel, besonders der Hochfrequenzleitung, zwischen Sender und Antenne durch die der fortschreitenden Welle überlagerte stehende Welle; sie ergeben durch die mit ihnen verknüpften Reflexionen bzw. Echos auch störende Signalverzerrungen. Eine starke Frequenzabhängigkeit des Scheinwiderstandes der Antenne innerhalb des Arbeitsfrequenzbereiches führt — wenn diese Abhängigkeit nicht durch geeignete Zusatzwiderstände ausgeglichen ist — außerdem zu weiteren Verzerrungen infolge der für die verschiedenen Frequenzen wechselnden Übertragungsbedingungen. Jeder Fortschritt in. Richtung einer Ausdehnung der bei vorgegebenem Maximalwert des Anpassungsfehlers ausnutzbaren Bandbreite ist gerade bei Antennenanordnungen von höchster Bedeutung, weil die Antenne in einer Nachrichtenanlage gewöhnlich den Teil bildet, welcher die ausnutzbare Bandbreite im wesentlichen bestimmt, da alle übrigen Teile für größere Bandbreiten bemessen werden oder leicht nachgestimmt werden können.In the development of antenna arrangements for high-frequency communication systems, it imagines important problem, as perfect a resistance adjustment as possible over the largest possible Maintain range of working frequencies. It is well known that adjustment errors not only lead to a higher electrical stress on the coupling means, especially the high-frequency line, between the transmitter and antenna by the standing wave superimposed on the advancing wave; they result from those associated with them Reflections or echoes also cause disruptive signal distortions. A strong frequency dependence of the Impedance of the antenna within the working frequency range leads - if this dependency is not balanced by suitable additional resistors - also to further distortions as a result of the changing transmission conditions for the various frequencies. Any progress in the direction of an expansion of the given maximum value of the adjustment error Usable bandwidth is particularly important in antenna arrangements because the antenna in a communication system usually forms the part which the usable bandwidth in the essential, since all other parts are dimensioned for larger bandwidths or lightly can be adjusted.

Die Erfindung betrifft Maßnahmen zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften von AntennenanO'rdnungen für horizontale Rundstrahlung. Um eine Konzentration der Strahlung in. der Horizontalebene auf Kosten der Strahlung unter größeren Erhebungswinkeln zu bewirken, werden solche Antennen häufig mit zwei oder mehreren einander im wesentlichen elektrisch gleichwertigen Antennen-The invention relates to measures for improving the transmission properties of antenna arrangements for horizontal omnidirectional radiation. To concentrate the radiation in. The horizontal plane at the expense of the radiation at larger elevation angles are such Antennas often with two or more essentially electrically equivalent antenna

teilen ausgeführt, welche vertikal übereinander angeordnet sind. Irgendein Fernpunkt der horizontalen Symmetrieebene der Antenne erhält von einer solchen Anordnung praktisch gleichphasige Strahlungen, wenn die Antennenhälften gleichphasig gespeist werden. Gleichphasige Speisung bildet daher den Regelfall für eine Konzentration der Strahlung in der Nachbarschaft der Horizontalebene.share executed, which are arranged vertically one above the other are. Any far point of the antenna's horizontal plane of symmetry receives from one such an arrangement practically in-phase radiation when the antenna halves are fed in-phase will. In-phase supply is therefore the rule for a concentration of the radiation in the vicinity of the horizontal plane.

Häufig ist es jedoch erwünscht, das Strahlungsmaximum etwas tiefer als horizontal zu legen, um dadurch der Tatsache Rechnung zu tragen, daß das zu versorgende Empfangsgebiet immer unterhalb des mathematischen und meistens auch wesentlich unter dem geographischen. Horizont liegt. Dies gilt in besonderem Maße dann, wenn von einem hohen Antennenstandort aus tiefer gelegene Nahgebiete versorgt werden sollen. Umgekehrt kann bei einem Talstandort der Antenne auch der Fall eintreten, daß eine Anhebung des Strahlungskegels über die Horizontalebene hinaus erwünscht ist. Für beide Fälle ist es bereits bekannt, die gewünschte Abweichung der Strahlungsrichtung von der Horizonlen durch entsprechend bemessene Phasenunterschiede der Speisung in den übereinanderliegenden Antennenteilen zu bewirken. Beispielsweise wird für eine Absenkung der Hauptstrahlungsrichtung die Phase des Antennenstromes in einem höher angeordneten Antennenteil um einen entsprechend bemessenen Winkel voreilend gegenüber der Phase in einem tieferen Teil gewählt. Man erkennt, daß dann in einem Fernpunkt Gleichphasigkeit und damit ein Feldstärkemaximum auftritt, wenn die Weglängen von den beiden Antennenteilen bis zu dem Fernpunkt sich derartig unterscheiden, daß durch die Wegdifferenz die Phasendifferenz der Speisung ausgeglichen wird. Diese Bedingung erfordert einen längeren Weg von dem oberen, voreilend gespeisten Teil, entspricht also einer Absenkung des Strahlungsmaximums.However, it is often desirable to set the radiation maximum a little lower than horizontal in order to thereby taking into account the fact that the reception area to be served is always below the mathematical and mostly also substantially below the geographical. Horizon lies. this applies especially when approaching low-lying areas from a high antenna location should be supplied. Conversely, in the case of a valley location of the antenna it can also happen that that an increase in the radiation cone above the horizontal plane is desired. For both Cases it is already known, the desired deviation of the direction of radiation from the horizon by appropriately dimensioned phase differences in the supply in the superimposed To effect antenna parts. For example, for a lowering of the main radiation direction the phase of the antenna current in a higher one Antenna part leading by an appropriately dimensioned angle with respect to the phase chosen in a deeper part. One recognizes that then in a distant point in-phase and thus a field strength maximum occurs when the path lengths from the two antenna parts up to the far point differ in such a way that the phase difference of the Feed is compensated. This condition requires a longer way from the upper one, leading fed part, thus corresponds to a lowering of the radiation maximum.

Im Hinblick auf das Problem der Erfindung ist es auch bekannt, daß sich die Übertragungseigenschaften einer in wenigstens zwei elektrisch gleichwertige Teile aufgeteilten Antennenanordnung wesentlich verbessern lassen, wenn man die elekirischen Längen der Zuführungsleitungen und Übertragungsmittel von einer gemeinsamen Verzweigungsstelle bis zu zwei einander entsprechenden Anschlußpunkten an den beiden Antennen teilen um I/4 entsprechend einen Phasenwinkel von 90⁰ verschieden wählt, wobei λ die einer mittleren Arbeitsfrequenz entsprechende Wellenlänge ist. Es ergeben sich dadurch wesentliche Vorteile hinsichtlich der Frequenzabhängigkeit des Scheinwiderstandes der Antenne, da die beiden Blindwider-Standsänderungen der gleichartigen einander parallel geschalteten Verbraucher sich auf diese Weise gegenseitig kompensieren. Diese Wirkung beruht auf der bekannten Eigenschaft eines 2/4-Leitungsstückes oder eines entsprechenden o.o^Ol-Netzes, den So auf der einen Seite angeschlossenen Scheinwiderstand zur anderen Seite hin in seine elektrische Inversion zu transformieren. Diese Wirkung hat auch für die bei nicht idealer Anpassung, also in dem praktisch gegebenen Fall, von den beiden gleichartigen Antennenteilen reflektierten Wellen die Folge, daß diese am Verzweigungspunkt einander auslöschen können. Der Vorgang wird am einfachsten verständlich durch die Überlegung, daß die in dem um A/4 längeren Weg hin- und zurückgelaufene Welle gegenüber der aus dem nicht verlängerten Weg zurückkehrenden Welle eine Phasendifferenz von i8o° aufweist. Es ergibt sich daher durch die Speisung der beiden Antennenteile über um Xj4 verschieden lange Wege eine verbesserte Breitbandwirkung der Antenne.With regard to the problem of the invention, it is also known that the transmission properties of an antenna arrangement divided into at least two electrically equivalent parts can be significantly improved if the electrical lengths of the feed lines and transmission means are from a common branch point up to two corresponding connection points at the Both antennas share by I / 4 accordingly ^{selects a phase angle of 90 0} different, where λ is the wavelength corresponding to an average operating frequency. This results in significant advantages with regard to the frequency dependency of the impedance of the antenna, since the two reactance changes in the level of the similar consumers connected in parallel compensate each other in this way. This effect is based on the well-known property of a 2/4 line section or a corresponding oo ^oil network to transform the impedance connected to one side into its electrical inversion to the other side. This effect also has the consequence for the waves reflected by the two antenna parts of the same type in the case of non-ideal matching, that is to say in the practical case, that they can cancel each other out at the branching point. The easiest way to understand the process is to consider that the wave traveling back and forth along the λ / 4 longer path has a phase difference of 180 ° compared to the wave returning from the path that is not extended. The feeding of the two antenna parts over distances of different lengths by Xj 4 therefore results in an improved broadband effect of the antenna.

Allerdings hat diese Maßnahme zunächst die im allgemeinen unerwünschte Folge, daß die von den beiden verschiedenphasig gespeisten Antennenteilen ausgestrahlten Felder sich nun in anderer Weise zusammensetzen, so daß die Richtung der resultierenden Feldvektoren geändert wird. Praktisch ändert sich also die Richtung, unter welcher das Strahlungsmaximum erscheint. Für den Fall der betrachteten Rundstrahlantennen würde die Richtung des Strahlungsmaximums demnach nicht mehr die gewünschte horizontale oder schwach geneigte Richtung aufweisen, sondern eine im allgemeinen unerwünschte, meist zu stark gegenüber der Horizontalen geneigte Richtung einnehmen. Für Rundstrahlantennen mit horizontaler Strahlungskonzentration ist daher trotz der an sich häufig vorhandenen Aufteilung in übereinander angeordnete gleichartige Antennenteile die beschriebene ao^o-Speisung im allgemeinen nicht anwendbar.However, this measure initially has the generally undesirable consequence that the fields emitted by the two antenna parts fed in different phases are now composed in a different way, so that the direction of the resulting field vectors is changed. In practice, the direction in which the radiation maximum appears changes. In the case of the omnidirectional antennas under consideration, the direction of the radiation maximum would accordingly no longer have the desired horizontal or slightly inclined direction, but instead assume a direction that is generally undesirable and usually too strongly inclined relative to the horizontal. For omnidirectional antennas with a horizontal radiation concentration, the described ao ^o feed is therefore generally not applicable in spite of the division into antenna parts of the same type arranged one above the other.

In einem speziellen Fall einer ebenfalls zu den Riundstrahlantennen zu rechnenden Anordnung ist diese ao°-Speisung — zwar nicht für übereinander-1 iegende Antennenteile, aber für in der gleichen Höhe liegende Strahler und zu einem abweichenden Zweck — vielfach im Gebrauch. Gemeint ist die sogenannte Drehkreuzantenne, in welcher zwei in einer Horizontalebene über Kreuz angeordnete oder aus an den Enden eines solchen gleicharmigen Kreuzes angebrachten vertikalen Elementen bestehende gleichartige Strahlerpaare um phasenverschoben gespeist werden. Durch, die Zusammenfassung der Strahlerpaare in der beschriebenen Weise ergeben sich die schon erwähnten Vorteile hinsichtlich der ausnutzbaren Bandbreite, der Auslöschung von Reflexionen, usw. "-o Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bei Drehkreuzantennen bekannten Vorteile der 90⁰-Speisung auch bei anderen Formen von Rundstrahlantennen ausnutzbar zu machen und bei Drehkreuzantennen die Wirkung weiter zu verbessern sowie diese Vorteile mit einer Möglichkeit zur Festlegung des Winkels der Hauptstrahlungsrichtung gegenüber der Horizontalen zu verbinden.In a special case of an arrangement that is also to be included in the round-beam antennas, this ao ° feed is often in use - although not for antenna parts lying one above the other, but for radiators at the same height and for a different purpose. What is meant is the so-called turnstile antenna, in which two identical pairs of radiators, arranged crosswise in a horizontal plane or made up of vertical elements attached to the ends of such a cross, are fed out of phase. By combining the pairs of radiators in the manner described, the advantages already mentioned with regard to the usable bandwidth, the elimination of reflections, etc. result. The object of the invention is to also provide these advantages of the 90 ⁰ feed, which are known in turnstile antennas to make other forms of omnidirectional antennas utilizable and to further improve the effect of turnstile antennas and to combine these advantages with the possibility of defining the angle of the main radiation direction relative to the horizontal.

Zu diesem Zweck sollen in einer Antennenanordnung für im wesentlichen horizontale Rundstrahlung mit wenigstens zwei vertikal übereinander angeordneten, einander im wesentlichen elektrisch gleichwertigen Antennenteilen, welche über wenigstens eine zu jedem Teil gehörende Zuleitung mit einer Verzweigungsstelle verbunden sind, erfindungsgemäß die beiden elektrischen Weglängen von derFor this purpose, in an antenna arrangement for essentially horizontal omnidirectional radiation with at least two vertically one above the other, essentially electrically equivalent Antenna parts, which have at least one supply line belonging to each part with a Junction point are connected, according to the invention, the two electrical path lengths from the

90⁰ 90 ⁰

Verzweigungsstelle bis zu zwei einander entsprechenden Anschlußpunkten an den beiden Antennenteilen sich um einen Phasenwinkel von wenigstens annähernd 90⁰ oder einem ungradzahligen Vielfachen dieses Winkels unterscheiden; außerdem sollen, die Antennenteile räumlich derartig voneinander verschieden ausgebildet oder/und räumlich derartig gegeneinander in bezug auf die vertikale Achse versetzt oder verdreht bzw. in solchem Abstand voneinander angeordnet sein, daß die durch den Phasenunterschied der Speisung hervorgerufene Abweichung der Hauptstrahlungsrichtung von der Horizontalen in dem gewünschten Maße oder vollständig ausgeglichen ist, vorzugsweise in einem solchen Maße, daß die Richtung, unter welcher das Strahlungsmaximum erscheint, gegenüber der Horizontalen um einen vorbestimmten Winkel geneigt ist. Unter Antennenanordnungen für im wesentlichen horizontale. Rundstrahlung sollen in diesem Zusammenhang solche Anordnungen verstanden werden, welche im Gegensatz .zu einseitig strahlenden Richtantennen eine für Rundfunk- und Fernsehzwecke geeignete Strahlungsverteilung aufweisen, da ihr Versorgungsgebiet den Antennen-Standort im allgemeinen umgibt. Die Strahlungsverteilung braucht dabei jedoch keineswegs die Bedingungen eines Kreisdiagrammes zu erfüllen. Die Strahlungsverteilung kann beispielsweise auch derartig sein, daß das Diagramm in Annäherung eine Ellipse ist, wobei die Antenne sich in der Nähe des einen Brennpunktes befindet, oder es kann eine andere, den Erfordernissen einer Rundfunkversorgung eines ausgedehnten Gebietes angepaßte Diagrammform erzeugt sein.Branching point up to two corresponding connection points, by a phase angle of at least approximately 90 ⁰ or an odd multiple of this angle are different at the two antenna parts; In addition, the antenna parts should be designed spatially so different from one another and / and spatially offset or rotated relative to one another in relation to the vertical axis or arranged at such a distance from one another that the deviation of the main radiation direction from the horizontal caused by the phase difference of the supply in the desired extent or is completely balanced, preferably to such an extent that the direction under which the radiation maximum appears is inclined relative to the horizontal by a predetermined angle. Below antenna arrangements for essentially horizontal. In this context, omnidirectional radiation is to be understood as such arrangements which, in contrast to directional antennas radiating on one side, have a radiation distribution suitable for radio and television purposes, since their coverage area generally surrounds the antenna location. The radiation distribution does not need to meet the conditions of a circle diagram. The radiation distribution can, for example, also be such that the diagram is approximately an ellipse, the antenna being located in the vicinity of one focal point, or another diagram form adapted to the requirements of broadcasting coverage of an extensive area can be generated.

Das Wesen und die Vorteile der Erfindung werden am besten durch Betrachtung eines besonderen Ausführungsbeispiels verständlich werden. Um den Unterschied der erfindungsgemäßen Anwendung einer o.o°-Speisung von der bei Drehkreuzantennen bekannten Speisungsart darlegen zu können, ist für dieses Beispiel ebenfalls eine Drehkreuzantenne gewählt. Diese Antennenform besitzt zwei oder mehrere räumlich gegeneinander verdrehte und zeitlich in entsprechender Phasenverschiebung erregte Strahlerpaare. Die geeignete Größe der Phasenverschiebung für die einzelnen über den Umfang verteilten Strahlerpaare wird durch vorgeschaltete Phasenglieder — im einfachsten Falle Leitungsstücke von entsprechender elektrischer Länge — bewirkt. Gewöhnlich werden zwei unter 90⁰ räumlich gekreuzte Strahlerpaare verwendet und mit 90⁰' Phasenverschiebung erregt. Es können aber auch mehr als zwei Strahlerpare in gleichen Winkeln zueinander verteilt angeordnet und entsprechend mit geringeren Phasenverschiebungen erregt werden. Eine ins einzelne gehende Beschreibung der verschiedenen Formen bekannter Drehkreuzantennen ist an dieser Stelle nicht erforderlich; es kann auf die entsprechenden Beschreibungen in der Fachliteratur Bezug genommen werden.The nature and advantages of the invention will best be understood by considering a particular embodiment. In order to be able to explain the difference between the application according to the invention of an oo ° feed and the type of feed known from turnstile antennas, a turnstile antenna is also chosen for this example. This type of antenna has two or more pairs of radiators that are spatially rotated with respect to one another and excited in a corresponding phase shift over time. The suitable size of the phase shift for the individual pairs of radiators distributed over the circumference is brought about by upstream phase elements - in the simplest case line sections of the appropriate electrical length. Usually two crossed spatially below 90 ⁰ radiator pairs are used and energized at 90 ⁰ 'phase shift. However, it is also possible for more than two pairs of radiators to be arranged distributed at equal angles to one another and to be excited accordingly with lower phase shifts. A detailed description of the various forms of known turnstile antennas is not necessary at this point; reference can be made to the corresponding descriptions in the specialist literature.

In dem hier zu behandelnden Beispiel einer Drehkreuzantenne nach der Erfindung sei eine Anordnung mit zwei unter 90°' gekreuzten Strahlerpaaren angenommen. Von diesen seien voraussetzungsgemäß — beispielsweise zum Zwecke der Erhöhung der Feldstärke in der Horizontalebene — zwei oder mehr vertikal übereinander angeordnete gleichartige Antennenteile vorgesehen, welche über wenigstens eine zu jedem Teil gehörende Zuleitung mit einer Verzweigungsstelle an einer Hauptleitung verbunden sind.In the example of a turnstile antenna according to the invention to be dealt with here, an arrangement is assumed assumed with two pairs of radiators crossed at 90 °. Of these are assumed to be - For example, for the purpose of increasing the field strength in the horizontal plane - two or more antenna parts of the same type arranged vertically one above the other are provided, which over at least one supply line belonging to each part with a branch point on a main line are connected.

In Abb. ι ist eine solche Antennenanordnung dargestellt. Mit 1, 2 und 3, 4 sind zwei mit ihrer Längserstreckung horizontal angeordnete, einander rechtwinklig kreuzende, λ/2 lange Dipolstrahler bezeichnet, welche einen Antennenteil im Sinne der Erfindung bilden. Ein zweiter Antennenteil der gleichen Art mit den Strahlern 5, 6 und 7, 8 ist mit der Strahlerebene ebenfalls horizontal und in einem gewissen Abstand vertikal unterhalb des ersten Antennenteiles angeordnet. Der untere Antennenteil ist von oben gesehen in Uhrzeigerrichtung um den Verdrehungswinkel β gegenüber dem oberen Antennenteil verdreht. Jeder der beiden Teile bildet für sich bereits eine Drehkreuzantenne, da die Strahler 1, 2 und 5, 6 gegenüber der zugehörigen Strahlern 3, 4 und 7, 8 mit einer nacheilenden Phasenverschiebung von 90⁰ erregt werden. Dies ist in der Zeichnung durch die in die entsprechenden Zweigleitungen eingezeichneten 9O°-Netze angedeutet. Such an antenna arrangement is shown in Fig. 1, 2 and 3, 4 denote two λ / 2 long dipole radiators which are horizontally arranged with their longitudinal extension and cross each other at right angles and which form an antenna part within the meaning of the invention. A second antenna part of the same type with the radiators 5, 6 and 7, 8 is also arranged horizontally with the radiator plane and at a certain distance vertically below the first antenna part. When viewed from above, the lower antenna part is rotated clockwise by the angle of rotation β with respect to the upper antenna part. Each of the two parts already forms a turnstile antenna in itself, since the radiators 1, 2 and 5, 6 are excited ^{with a lagging phase shift of 90 0 compared to the associated radiators 3, 4 and 7, 8.} This is indicated in the drawing by the 90 ° networks drawn in the corresponding branch lines.

Die beiden bisher beschriebenen Antennenteile sowie ihre Zusammenfassung zu einer Drehkreuzantenne sind bereits bekannt und stellen für sich keinen Gegenstand der Erfindung dar. Die Erfindung zeigt sich in Abb. 1 vielmehr erst in der besonderen Speisung der beiden beschriebenen Antennenteile über die Leitungen 9 und 10, wobei in die Leitung 10 ein 9O°-Netz oder eine λ/4-Leitung eingeschaltet ist, und wobei durch Bemessung des Verdrehungswinkels β des unteren Antennenteiles gegenüber dem oberen Antennenteil die unerwünschten Wirkungen der um 90 ° phasen verschobenen Speisung auf das Strahlungsverhalten wieder ausgeglichen sind.The two antenna parts described so far and their combination to form a turnstile antenna are already known and do not constitute the subject matter of the invention. The invention is shown in Fig A 90 ° network or a λ / 4 line is switched on in line 10, and the undesirable effects of the feed shifted by 90 ° on the radiation behavior are compensated for by measuring the angle of rotation β of the lower antenna part with respect to the upper antenna part.

In Abb. ι sind die Doppelleitungen 9 und 10 an eine Brückenanordnung angeschlossen, welche unter der Bezeichnung »Echofalle« bekannt ist. Es sei aber zunächst der Einfachheit halber angenommen, daß die Doppelleitungen 9 und 10 mit ihren Enden direkt miteinander und mit der zum Sender weiterführendSn Leitung verbunden seien. Man erkennt dann ohne weiteres, daß bei völliger elektrischer Gleichheit der beiden Antennenteile und unter der Annahme, daß bei beiden ein gewisser Anpassungsfehler vorliegt, die vom Verzweigungspunkt zum unteren Antennenteil laufende und von. diesem reflektierte Welle bis zum Verzweigungspunkt zurück einen um i8o°^J bzw. λ/2 längeren Weg zurückgelegt hat als die entsprechende von dem oberen. Antennenteil reflektierte Welle. Es findet also auch ohne Echofalle bereits eine weitgehende Auslöschung der reflektierten Signale statt. Die Anwendung einer Echofalle erlaubt jedoch, die Bandbreite, innerhalb welcher eine solche Auslöschung eintritt, noch weiter auszudehnen bzw. eine zeitweise Amplituden-In Fig. Ι the double lines 9 and 10 are connected to a bridge arrangement which is known as "echo trap". For the sake of simplicity, however, it is initially assumed that the ends of the double lines 9 and 10 are connected directly to one another and to the line leading to the transmitter. One can then readily see that, given complete electrical equality of the two antenna parts and assuming that there is a certain matching error in both, the one running from the branch point to the lower antenna part and from. this reflected wave back to the branch point has covered a distance of 180 ° ^J or λ / 2 longer than the corresponding one from the upper one. Antenna part reflected wave. The reflected signals are largely extinguished even without an echo trap. However, the use of an echo trap allows the bandwidth within which such cancellation occurs to be expanded even further or a temporary amplitude

erhöhung der reflektierten Wellen (z. B. bei Vereisung der Antenne) ebenfalls auszugleichen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, gelangt die Senderenergie über die koaxiale Speiseleitung 11 zu einer Symmetrierschleife 12, die in an sich bekannter Weise ausgeführt ist. Von dieser Symmetrierschleife aus wird die Brückenanordnung, in, deren Zweigen über die Leitungen 9 und 10 die Fußpunktwiderstände der Antennenteile liegen, mitalso compensate for an increase in the reflected waves (e.g. if the antenna is iced up). As As can be seen from the drawing, the transmitter energy arrives via the coaxial feed line 11 a balancing loop 12 which is designed in a manner known per se. From this symmetry loop from the bridge arrangement, in whose branches over the lines 9 and 10 the base point resistors of the antenna parts are with

Spannung versorgt. Die reflektierten Wellen treten nun mit i8o° Phasenverschiebung an der Diagonale der Brücke auf, wo nicht ausgeglichene Reste dieser Wellen im Widerstand Γ3 vernichtet werden.Voltage supplied. The reflected waves now appear with a phase shift of 180 ° on the diagonal the bridge, where unbalanced remnants of these waves are destroyed in the resistance Γ3.

In Abb. ι sind der Einfachheit halber die Leitungsstücke 9 und 10 sowie die Verzweigungen der Speiseleitungen für die beiden Antennenteile als symmetrische Leitungen dargestellt. In der Praxis werden diese Leitungen jedoch im allgemeinen als Koaxialleitungen ausgeführt, wobei in bekannter Weise an jeder Drehkreuzgruppe eine weitere Symmetrieranordnung neben der 9O'°-Umwegleitung erforderlich wird. Im Falle der Ausführung in Koaxialtechnik könnte der linke Anschlußpunkt des Widerstandes 13 geerdet sein und mit den Außenleitern der beiden Leitungen 9 und 10 verbunden werden.In Fig. Ι the line pieces are for the sake of simplicity 9 and 10 and the branches of the feed lines for the two antenna parts as symmetrical lines shown. In practice, however, these lines are generally called Executed coaxial lines, with a further balancing arrangement in a known manner at each turnstile group required next to the 90 ° detour will. In the case of the coaxial design, the left connection point of the Resistance 13 to be grounded and to the outer conductors of the two lines 9 and 10 are connected.

Wie aus'Abb. 1 zu erkennen ist, sind die dargestellten 9O°'-Glieder in zwei voneinander zu unterscheidenden Arten bzw. mit unterschiedlichen Zwecken verwendet. Die beiden den Antennenteilen i, 2, 3, 4 und 5, 6, 7, 8 unmittelbar zugeordneten Glieder dienen zur Drehkreuzspeisung in Verbindung mit den räumlich entsprechend orientierten Strahlerpaaren. Ihre Anwendung in dieser Weise ist bekannt, wobei auch der Vorteil einer Verbesserung der Breitbandeigenschaften für jeden Antennenteil allein bereits auftritt. Auch ist die Verwendung einer Echofalle in Verbindung mit einer einzelnen über ein 9O°'-Glied gespeisten Drehkreuzgruppe ebenfalls bekannt. Neu ist in Abb. 1 demgegenüber die Verwendung eines weiteren 90⁰-Gliedes für die Verbindung der beiden in verschiedenen Höhen übereinander angeordneten, Antennenteile mit dem gemeinsamen Verzweigungspunkt derAs from Fig. 1 can be seen, the 90 ° 'links shown are used in two different ways or for different purposes. The two elements directly assigned to the antenna parts i, 2, 3, 4 and 5, 6, 7, 8 serve to feed the turnstile in connection with the spatially correspondingly oriented pairs of radiators. Their use in this way is known, the advantage of an improvement in the broadband properties also already occurring for each antenna part alone. The use of an echo trap in connection with a single turnstile group fed via a 90 ° link is also known. New 1 is shown in Fig. In contrast, the use of a further 90 ⁰ -Gliedes for the connection of the two at different levels arranged one above another, antenna parts to the common branch point of the

*5 Leitung. Durch diese Maßnahme tritt eine wesentliche weitere Verbesserung der Breitbandwirkung gegenüber den Eigenschaften einer einzelnen Gruppe ein. Da die Eigenschaften der einzelnen Teile bereits durch die erste 9O°-Schaltung mit dem damit bewirkten teilweisen Ausgleich der Blindwiderstandsgänge verbessert sind, ergibt sich im Falle des behandelten Beispieles durch die Erfindung eine nochmalige gegenseitige Kompensation der Restfehler durch die zweite 9O°-Schaltung der Antennenteile, bzw. eine Kompensation über einen größeren Frequenzbereich, wenn die beiden 90⁰-Netze für verschiedene Frequenzen gewählt werden. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit, durch räumliches Drehen des mit voreilender Phase gespeisten Antennenteiles das Strahlungsmaximum wieder in die Horizontalebene oder in die gewünschte Richtung zu lenken. Der Winkel ß, um den die Antennenteile in dieser Weise gedreht sind, wird so bestimmt, daß der Strahlungskegel den gewünschten Öffnungswinkel erhält. Der räumliche Verdrehungswinkel kann demnach so gewählt werden, daß die von beiden Antennenteilen ausgestrahlten Felder sich wieder in der gleichen Weise, beispielsweise bezogen auf die Horizontalebene gleichphasig, zusammensetzen, wie dies bei einer entsprechenden Antenne ohne Anwendung des Erfindungsgedankens der Fall wäre; es kann dann beispielsweise die Lage des Strahlungsmaximums in der Horizontalebene wiederhergestellt werden. Es kann aber auch der durch die räumliche Verdrehung für die Zusammensetzung der abgestrahlten Felder nicht ausgeglichene Rest des Phasenwinkelunterschiedes derart bemessen sein, daß die Richtung, unter welcher das Strahlungsmaximum erscheint, gegenüber der Horizontalen um einen vorbestimmten Winkel geneigt ist.* 5 lead. This measure results in a significant further improvement in the broadband effect compared to the properties of an individual group. Since the properties of the individual parts have already been improved by the first 90 ° circuit with the partial compensation of the reactance curves that is brought about by it, the invention results in a further mutual compensation of the residual errors by the second 90 ° circuit of the antenna parts in the case of the example discussed , or a compensation over a larger frequency range if the two 90 ⁰ networks are selected for different frequencies. In addition, there is the possibility, by spatially rotating the antenna part fed with the leading phase, to direct the radiation maximum back into the horizontal plane or in the desired direction. The angle ß through which the antenna parts are rotated in this way is determined so that the radiation cone receives the desired opening angle. The spatial angle of rotation can therefore be chosen so that the fields emitted by both antenna parts are composed again in the same way, for example in phase with respect to the horizontal plane, as would be the case with a corresponding antenna without application of the inventive concept; the position of the radiation maximum in the horizontal plane can then be restored, for example. However, the remainder of the phase angle difference which is not compensated for by the spatial rotation for the composition of the emitted fields can be dimensioned in such a way that the direction under which the radiation maximum appears is inclined by a predetermined angle with respect to the horizontal.

Wenn jeder der beiden Antennenteile für sich allein ein Horizontalstrahlungsdiagramm aufweist, welches in unerwünschter Weise von der Kreisform abweicht, kann durch die Erfindung mittels der Bemessung des räumlichen Verdrehungswinkels auch eine Verbesserung der Diagrammform im Sinne einer Annäherung an die Kreisform bewirkt werden. Eine vielfach benutzte Form einer Drehkreuzantenne, welche zwei gekreuzte lineare /t/2-Strahler aufweist, die mit 90⁰ Phasenverschiebung erregt werden, besitzt ein Horizontalstrahlungsdiagramm mit vier ausgeprägten, räumlich um 90' gegeneinander verdrehten Maxima. Es ist ersichtlich, daß zur Verrundung die beiden Antennenteile räumlich wenigstens ungefähr um 45 ° gegeneinander verdreht werden müßten, während ein völliger Ausgleich der gemäß der Erfindung vorgesehenen 90" Phasenverschiebung der Speisung für' die Strahlungseigenschaften in dem betrachteten Falle einen räumlichen Verdrehungswinkel von 90" erfordern würde. Es blieben demnach 45° Phasendifferenz unausgeglichen. Bei Zugrundelegung üblicher Werte für den. vertikalen Abstand der Antennenteile voneinander bewirken diese 45 ° unausgeglichener Phasendifferenz eine Neigung des Winkels der Hauptstrahlungsrichtung gegenüber der Horizontalen von ungefähr i°. Durch Einhaltung eines 45^C-Phasennachlaufes des unteren Antennenteiles gegenüber dem oberen wird die Hauptstrahlungsrichtung in. diesem Ausmaß gegenüber der Horizontalen abgesenkt, was einem sehr häufig anzutreffenden praktischen Bedürfnis weitgehend entspricht. Wie aus dem gewählten Zahlenbeispiel schon zu erkennen ist, ist die Abhängigkeit des ¹¹S Winkels der Absenkung von dem unausgeglichenen Rest des Phasenwinkelunterschiedes unkritisch. Außer bei Antennen mit außerordentlich scharfer Bündelung wird sich daher ohne Schwierigkeiten ein räumlicher Verdrehungswinkel festlegen lassen, der eine Diagrammverrundung bei einer geeigneten Größe des Absenkwinkels ergibt.If each of the two antenna parts by itself has a horizontal radiation diagram which deviates undesirably from the circular shape, the invention can also improve the diagram shape in the sense of an approximation to the circular shape by means of the measurement of the spatial angle of rotation. A frequently used form of a turnstile antenna, which has two crossed linear / t / 2 radiators, which ^{are excited with a 90 °} phase shift, has a horizontal radiation diagram with four pronounced maxima that are spatially rotated by 90 'relative to one another. It can be seen that to round off the two antenna parts would have to be spatially rotated by at least approximately 45 °, while a complete compensation of the 90 "phase shift of the feed provided according to the invention for 'the radiation properties in the case under consideration requires a spatial angle of rotation of 90" would. Accordingly, a 45 ° phase difference remained unbalanced. Based on the usual values for the. vertical spacing of the antenna parts from one another, this 45 ° unbalanced phase difference results in an inclination of the angle of the main radiation direction relative to the horizontal of approximately i °. By maintaining a 45 ^C phase lag of the lower antenna part with respect to the upper one, the main radiation direction is lowered to this extent with respect to the horizontal, which largely corresponds to a practical need that is encountered very often. As can already be seen from the selected numerical example, the dependence of the ¹¹ S angle of depression on the unbalanced remainder of the phase angle difference is not critical. Except in the case of antennas with extremely sharp bundling, a spatial twist angle can therefore be determined without difficulty, which results in a diagram rounding with a suitable size of the lowering angle.

Bei Antennen mit hoher Gewinnziffer und entsprechend scharfer Bündelung kann für die gleichzeitige Erfüllung der Verrundungsbedingung und der Erzielung eines vorbestimmten Neigungs-In the case of antennas with a high profit figure and correspondingly sharp bundling, simultaneous Fulfillment of the rounding condition and the achievement of a predetermined inclination

winkeis der Hauptstrahlungsrichtuug gegenüber der Horizontalen der vertikale Abstand der Antennenteile voneinander als weitere Bestimmungsgröße in geeigneter Weise bemessen, werden. Es ist bekannt, daß bei Richtantennen der Auswanderungswinkel der Hauptstrahlung sowohl von der Phasenverschiebung der Erregung der einzelnen Elemente als auch von. dem Abstand dieser Elemente abhängt. Wenn in dem betrachteten Beispiel der unaus-beckons to the main direction of radiation the horizontal, the vertical spacing of the antenna parts from one another as a further determining variable in a suitable manner. It is known that with directional antennas the emigration angle of the main radiation depends on both the phase shift the excitement of the individual elements as well as of. the distance between these elements depends. If in the example considered the inexplicable

vo geglichene Restwinkel von 45 ° einen unerwünschten Wert des Absenkwinkels ergibt, kann durch entsprechende Bemessung des vertikalen Abstandes der beiden. Antennenteile eine Korrektur bewirkt werden, die zur gleichzeitigen Erfüllung beider Be-The equalized residual angle of 45 ° results in an undesirable lowering angle value, can be caused by corresponding dimensioning of the vertical distance between the two. Antenna parts causes a correction that are necessary for the simultaneous fulfillment of both

»5 dingungen führt.»5 conditions leads.

Eine weitere Korrekturmöglichkeit von ähnlicher Wirkung ergibt sich dadurch, daß jedem einzelnen der beiden betrachteten, nach der Erfindung mit qo^c Phasenverschiebung gespeisten AntennenteileA further possibility of correction with a similar effect results from the fact that each of the two considered ^{antenna parts fed according to the invention with a qo c} phase shift

ao eine gewisse von der Horizontalen abweichende Hauptstrahlungsrichtung verliehen wird. Dies bedingt; daß innerhalb der beiden gleichartigen Antennenteile in unterschiedlicher Höhe angeordnete Strahler über Leitungsstücke oder Netze mit unteres schiedlichen Phasenwinkeln bzw. elektrischen Längen gespeist werden. Da ohnehin gewöhnlich zur Erzielung ausreichender Bündelungsschärfen, insgesamt wenigstens vier in vertikaler Staffelung angeordnete Elemente vorgesehen werden, erfordert diese Maßnahme keinen wesentlichen zusätzlichen Aufwand.ao a certain deviating from the horizontal Main radiation direction is awarded. This requires; that within the two similar antenna parts Radiators arranged at different heights via pipe sections or networks with a lower one different phase angles or electrical lengths are fed. As usual anyway Achieving sufficient focus, a total of at least four vertically staggered Elements are provided, this measure does not require any significant additional Expenditure.

Die Verwendung einer Mehrzahl von vertikal gestaffelten Elementen innerhalb jeder einzelnen der beiden mit go^a Phasenverschiebung gespeisten Teile ergibt ferner die Möglichkeit, die innerhalb dieser Teile angeordneten Drehkreuzstrahler um die gemeinsame Vertikalachse herum in solchen Winkeln gegeneinander verdreht anzuordnen, daß das Horizontalstrahlungsdia^ramm jedes Antennenteiles bereits eine an die Kreisform weitgehend angenäherte Gestalt besitzt, wobei die räumlichen Verdrehungen durch elektrische Phasenverschiebungen der Erregungen berücksichtigt und in bezug auf die Phasen der ausgestrahlten Feldkomponenteti ausgeglichen werden können. Die Diagrammverrundung wird dabei schon in jedem Antennenteil für sich bewirkt, so daß bei der Zusammenfassung der Wirkungen dieser Teile ihr gegenseitiger räumlicher Verdrehungswinkel ohne Rücksicht auf die Diagrammform, also lediglich in geeigneter Größe für die Wiederhers.tellung der gewünschten Strahlungsrichtung, bemessen werden kann.The use of a plurality of vertically staggered elements within each of the two ^{parts fed with a} phase shift also makes it possible to arrange the turnstile radiators arranged within these parts rotated around the common vertical axis at such angles that the horizontal radiation diagram of each antenna part is already has a shape largely approximated to the circular shape, the spatial rotations being taken into account by electrical phase shifts of the excitations and being able to be compensated for with respect to the phases of the emitted field components. The rounding of the diagram is effected individually in each antenna part, so that when combining the effects of these parts, their mutual spatial angle of rotation can be measured without regard to the diagram shape, i.e. only in a suitable size for the restoration of the desired direction of radiation.

Es sei erwähnt, daß es bereits an sich bekannt ist, daß durch zwischengeschaltete Lecherleitungen geeigneter Länge und geeigneten Wellenwiderstandes sich die Frequenzgänge der Scheinwiderstände von auf beiden Seiten dieser Leitung^tücke angeschlossenen Antennen kompensieren lassen. Eine Anordnung dieser Art wird beispielsweise in der Patentschrift 723 509 beschrieben. Derartige Speisungssysteme mit zwischengeschalteten phasenverschiebenden Leitungsstücken zwecks Kompensation der Blindwiderstandsgänge waren jedoch, nur in speziellen, besonders gelagerten. Fällen anwendbar, nämlich nur dann, wenn die durch die zwischengeschalteten Leitungsstücke bedingte Phasenverschiebung der Erregung der Strahler gleichzeitig auch die für die gewünschte Richtwirkung erforderlichen Phasenbedingungen erfüllte. Die Erfindung gibt demgegenüber für Rundstrahlantennen eine allgemein, anwendbare Lösung an.It should be mentioned that it is already known that by means of interposed Lecher lines The frequency responses of the impedances are of a suitable length and characteristic wave impedance have antennas connected on both sides of this line compensated. One An arrangement of this type is described in patent specification 723 509, for example. Such feed systems with interposed phase-shifting line pieces for the purpose of compensation the reactance corridors were, however, only in special, specially stored ones. Cases applicable namely only if the phase shift caused by the interconnected line sections the excitation of the radiators at the same time also the necessary for the desired directional effect Phase conditions met. In contrast, the invention provides for omnidirectional antennas a general, applicable solution.

Ferner ist es bekannt, die Strahlrichtung einer aus zwei Teilen zusammengesetzten Antennenanordnung dadurch zu verändern, daß in die Zuführungsleitung zu dem einen der beiden Teile eine Umwegleitung eingeschaltet wird oder die Zuleitungslänge zu dem einen Teil gegenüber der Zuleitungslänge zu dem anderen Teil verändert wird. Dies geht beispielsweise aus der Patentschrift 635 500 hervor. Bei der Antennenanordnung nach der Erfindung dient jedoch die entsprechende Maßnahme nicht in erster Linie zur Veränderung der Strahlrichtung, sondern zum Ausgleich des Blindwiderstandsganges und einer Ausdehnung der ausnutzbaren Bandbreite, wobei Veränderungen der Strahlrichtung durch die zweite angegebene Maßnahme — Bemessung räumlicher Veränderungen — auf das gewünschte Maß zurückgeführt werden können.It is also known, the beam direction of an antenna arrangement composed of two parts to change that in the supply line to one of the two parts a detour line is switched on or the lead length to one part compared to the lead length the other part is changed. This is evident from patent 635 500, for example. In the antenna arrangement according to the invention, however, the corresponding measure is not used in primarily to change the beam direction, but to compensate for the reactance curve and an expansion of the usable bandwidth, with changes in the beam direction being caused by the second specified measure - dimensioning of spatial changes - to the desired level can be traced back.

In Abb. 2 ist vereinfacht eine Drehkreuzantennenanordnung nach, der Erfindung dargestellt, in welcher die beiden vertikal übereinander angeordneten Antennenteile bereits aus je vier übereinander angeordneten Elementen zusammengesetzt sind. Jedes Element ist lediglich durch ein Rechteck angedeutet, zu dessen rechter Seitenlinie eine Speiseleitung geführt ist. Um nun. innerhalb jedes Antennenteiles den Winkel der Maximalstrahlung bereits gegenüber der Horizontalrichtung um einen Winkel a bzw. ά abzusenken, werden die genannten Elemente der Antenuenteile 14 und. 15 mit verschiedenen Phasenwinkel 9T₁-^₄ und ψχ-ψ\ gespeist. Die Antennenteile besitzen also an sich bereits eine für ihre Zusnmm< nfassung und für die späteren Schritte gemäß der Erfindung in günstiger Weise geeignete Strahlungsrichtung. Sämtliche Zweigleitungen zu den Elementen enthalten die in Rechteckform angedeuteten Umwegleitungen oder Phasenverschiebungsnetze und werden über die Sammelleitungen 16 und 17 zum Anschlußpunkt der Hauptleitung 18 geführt. Die Leitung 17 zu dem unteren Antennenteil 15 enthält wie im Falle der Abb. 1 die Leitung 10 ein o,o^Cl-Netz bzw. eine A/4-Umwegleitung, so daß sich die in Verbindung mit Abb. 1 bereits erörterten Vorteile ergeben. Der Ausgleich in bezug auf die Strahlungseigenschaften erfolgt dann wieder durch Bemessung des räumlichen. Verdrehungswinkels des ganzen unteren Antennenteiles 15 gegenüber dem oberen Antennenteil 14.In Fig. 2, a turnstile antenna arrangement according to the invention is shown in simplified form, in which the two antenna parts arranged vertically one above the other are already composed of four elements arranged one above the other. Each element is only indicated by a rectangle, to the right side of which a feed line is led. To now. to lower the angle of the maximum radiation within each antenna part by an angle α or ά with respect to the horizontal direction, the named elements of the antenna parts 14 and. 15 fed with different phase angles 9T ₁ - ^ ₄ and ψχ-ψ \. The antenna parts thus already have a radiation direction which is suitable for their composition and for the later steps according to the invention in a favorable manner. All branch lines to the elements contain the detour lines or phase shift networks indicated in the form of a rectangle and are routed via the collecting lines 16 and 17 to the connection point of the main line 18. The line 17 to the lower antenna part 15 contains, as in the case of FIG. 1, the line 10 an o, o ^Cl network or an A / 4 bypass line, so that the advantages already discussed in connection with FIG. 1 result. The compensation with regard to the radiation properties then takes place again by dimensioning the spatial. Rotation angle of the entire lower antenna part 15 with respect to the upper antenna part 14.

Wenn auch in dem Beispiel nach Abb. 1 eine solche Anordnung der Strahlerelemente dargestellt ist, daß sich eine horizontale Polarisation der abgestrahlten Wellen ergibt, so ist doch festzustellen, daß die Anwendung der Erfindung bei Drehkreuzantennen für jede beliebige Polarisationsrichtung, besonders auch für vertikale Polarisation, mit gleieher Wirkung möglich ist. Ein ähnliches VerhaltenEven if such an arrangement of the radiator elements is shown in the example according to Fig. 1 is that there is a horizontal polarization of the emitted waves, it must be determined that the application of the invention to turnstile antennas for any direction of polarization, especially for vertical polarization, with the same Effect is possible. Similar behavior

wie Drehkreuzantennen können bei geeigneter Bemessung auch die bekannten, mit fortschreitenden Wellen arbeitenden Schraubenantennen aufweisen, wenn beispielsweise die Länge eines Schraubenganges gleich einer Wellenlänge ist. Unter den Begriff der Drehkreuzantennen fallen auch Antennenformen mit über den Umfang eines Mastes verteilten vertikalen oder horizontalen. Strahlerelementen, wenn diese Elemente Ströme führen, deren Phasen ίο den Azimuten der Elemente entsprechen, beispielsweise vier um einen Mast mit quadratischem Querschnitt angeordnete, aus linearen Dipolstrahlern aufgebaute Strahleranordnungen, deren Ströme die Phasenwinkel o⁰', oo°, i8o°, 270⁰ haben.
Die Erfindung ist auch keineswegs nur bei Drehkreuzantennen anwendbar. Ein weiteres Anwendungsgebiet eröffnet sich bei Antennen, welche aus sogenannten Ringstrahlern aufgebaut sind; darunter sollen solche Strahler verstanden werden, deren Elemente auf einem um eine Mittelachse beschriebenen Ring oder Polygon liegen und im wesentlichen gleichphasige Ströme führen. Je nach der räumlichen Anordnung der Strahlerelemente in bezug auf den Ring kann man unterscheiden zwisehen solchen Ringstrahlern, bei denen die Strahlerelemente Teile des Ringes oder Polygone bilden und die Richtungen der Antennenströme gleichermaßen ringförmig die gemeinsame Achse umkreisen, so daß sich bei der im vorliegenden Falle vorauszusetzenden vertikalen Lage dieser Achse horizontale Polarisation ergibt, und Ringstrahlern mit quer zu einer Tangente des Ringes oder Seite des PoIygones orientierten, über den Umfang verteilten Elementen, so daß sich bei der angenommen vertikalen Achsenlage vertikale Polarisation ergibt.like turnstile antennas, if dimensioned appropriately, the known screw antennas working with advancing waves can also have, if, for example, the length of a screw thread is equal to one wavelength. The term turnstile antennas also includes antenna shapes with vertical or horizontal ones distributed over the circumference of a mast. Radiator elements, if these elements carry currents whose phases ίο correspond to the azimuths of the elements, for example four radiator arrangements made up of linear dipole radiators, arranged around a mast with a square cross-section and whose currents have the phase angles o ⁰ ', oo °, i8o °, 270 ⁰ .
The invention is also by no means applicable only to turnstile antennas. Another field of application opens up with antennas which are constructed from so-called ring radiators; this is to be understood as meaning radiators whose elements lie on a ring or polygon described around a central axis and which carry currents essentially in phase. Depending on the spatial arrangement of the radiator elements in relation to the ring, a distinction can be made between those ring radiators in which the radiator elements form parts of the ring or polygons and the directions of the antenna currents are equally ring-shaped around the common axis, so that in the case in question vertical position of this axis results in horizontal polarization, and ring radiators with elements distributed over the circumference oriented transversely to a tangent of the ring or side of the polygon, so that vertical polarization results from the assumed vertical axis position.

In Abb. 3 ist eine Ausführungsform einer Antennenano'rdnung nach der Erfindung dargestellt, welche zeigen soll, wie bei übereinander angeordneten, aus Ringstrahlern, gebildeten Antennenteilen für horizontale Polarisation der durch die 90^Ci Phasenverschiebung entstehende Winkelfehler des Strahlungsmaximums korrigiert werden kann. Im Sinne des Erfindungsgedankens hat dies durch eine die räumliche Anordnung betreffende Maßnähme zu geschehen. Von der gemeinsamen Speiseleitung 23 her wird der obere, aus Schlitzstrahlern aufgebaute Antennenteil 19 über den Leitungszweig 2i, der untere Antennenteil 20 über den Leitungszweig 22 mit 90⁰ Phasennacheilung gespeist. Wären die elektrisch einander gleichwertigen Antennenteile auch räumlich untereinander gleich ausgebildet, so würde die Nacheilung der Speisung des unteren Teiles eine wesentliche Verlagerung des Strahlungsmaximums aus der Horizontalebene nach unten zur Folge haben. Zum Ausgleich ist entsprechend der Erfindung der untere Antennenteil mit einem gegenüber dem Durchmesser D₁ des oberen Teiles vergrößerten Durchmesser D₂ ausgebildet. Dadurch ergibt sich in der Fortschreitungsrichtung der Welle eine räumliche Voreilung der von dem unteren Teil ausgehenden Welle, durch welche die zeitliche Nacheilung der Speisung teilweise, vollständig oder sogar überkompensiert werden kann, so daß sich die gewünschte Richtung für das Strahlungsmaximum bei etwa 0,7° unter der Horizontalen ergibt. Um für die Antennenteile 19 und 20 trotz der verschiedenen Durchmesser ungefähr kreisförmige Horizontaldiagramme zu erhalten, sind die Schlitzzahlen verschieden gewählt, vorzugsweise ungefähr im Verhältnis der Durchmesserwerte. In dem dargestellten Beispiel ist der obere Teil mit zwei Schlitzen in jedem Strahler, der untere mit vier Schlitzen je Strahler ausgeführt. Die Zunahme des Durchmessers nach unten ist in statischer Hinsicht günstig, da sie sich der Bauform konstanter Querschnittsbelastung annähert.Fig. 3 shows an embodiment of an antenna arrangement according to the invention, which is intended to show how the ^{angular error of the radiation maximum caused by the 90 Ci} phase shift can be corrected in the case of antenna parts arranged one above the other and formed from ring radiators for horizontal polarization. In the sense of the concept of the invention, this has to be done by means of a measure relating to the spatial arrangement. From the common feed line 23, the upper antenna part 19 made up of slot radiators is ^{fed via the branch 2i, the lower antenna part 20 via the branch 22 with 90 0} phase lag. If the antenna parts, which are electrically equivalent to one another, were also spatially identical to one another, the lag in the supply of the lower part would result in a substantial shift of the radiation maximum downwards from the horizontal plane. To compensate for this, according to the invention, the lower antenna part is designed with a diameter D _{2 which is} larger than the diameter D _{1 of} the upper part. This results in a spatial advance of the wave emanating from the lower part in the direction of propagation, by means of which the time lag of the feed can be partially, completely or even overcompensated, so that the desired direction for the radiation maximum is around 0.7 ° results below the horizontal. In order to obtain approximately circular horizontal diagrams for the antenna parts 19 and 20 in spite of the different diameters, the slot numbers are selected to be different, preferably approximately in the ratio of the diameter values. In the example shown, the upper part is designed with two slots in each radiator, the lower part with four slots per radiator. The increase in the diameter downwards is favorable from a static point of view, since it approximates the design of constant cross-sectional load.

Abb. 4 zeigt ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung auf zwei übereinander angeordnete Rundstrahlgruppen. 25 und 26, welche aus je vier Richtstrahlern bekannter Baufonn zusammengesetzt sind. Jeder Richtstrahler enthält zwei Strahlerpaare, von denen in der oberen Gruppe 25 lediglich die Paare 27, 28 und in der unteren Gruppe die Paare 29, 30 mit Bezugsziffern versehen sind. Die Anordnung der Speiseleitungszweige kann die gleiche sein wie in Abb. 3. Auf ihre Darstellung ist daher verzichtet. Die Antennenteile 25 und 26 sind auf den Seiten je eines gleichseitigen geraden Prismas angeordnet, im dargestellten Beispiel auf vierseitigen (über einem Quadrat aufgebauten) Prismen. Zur Erhöhung der Bündelungswirkung könnten im oberen und unteren Antennenteil auch zwei oder mehr Strahlergruppen vorgesehen sein. Der Durchmesser des unteren Prismas ist größer gewählt als der des oberen. Dadurch ergibt sich die gewünschte Kornpensation für die Abweichung der Strahlungsrichtung von der angenähert horizontalen Richtung, welche durch Anwendung der 9O°-Speisung hervorgerufen wird. Die Aufhängung der unteren Gruppen auf Prismen von größerem Durchmesser kommt dabei den durch die Turmform gegebenen Bedingungen ebenfalls sehr entgegen. In Abb. 4 sind die Strahlerelemente 27, 28, 29, 30 usw. in horizontaler Lage dargestellt, so daß sich horizontale Polarisation ergibt. Die Wirkung der besonderen Ausbildung dieser Antenne nach der Erfindung würde aber auch in gleicher Weise vorhanden sein, wenn die einzelnen Strahlergruppen 25 bzw. 26 um ihre horizontale Symmetrieachse herum um 90⁰ gedreht würden, so daß die Strahlerelemente in eine no vertikale Lage kommen.Fig. 4 shows an example of the application of the invention to two omnidirectional groups arranged one above the other. 25 and 26, which are each composed of four directional spotlights of known construction. Each directional radiator contains two pairs of radiators, of which only the pairs 27, 28 in the upper group 25 and the pairs 29, 30 in the lower group are provided with reference numbers. The arrangement of the feeder branches can be the same as in Fig. 3. They are therefore not shown. The antenna parts 25 and 26 are each arranged on the sides of an equilateral straight prism, in the example shown on four-sided (built over a square) prisms. To increase the bundling effect, two or more groups of radiators could also be provided in the upper and lower antenna parts. The diameter of the lower prism is chosen to be larger than that of the upper one. This results in the desired compensation for the deviation of the radiation direction from the approximately horizontal direction, which is caused by the use of the 90 ° feed. The suspension of the lower groups on prisms with a larger diameter is also very suitable for the conditions given by the shape of the tower. In Fig. 4, the radiator elements 27, 28, 29, 30, etc. are shown in a horizontal position, so that horizontal polarization results. The effect of the special design of this antenna according to the invention would, however, also be present in the same manner, when the individual antenna element groups, would be rotated through 90 ⁰ about its horizontal axis of symmetry 25 and 26 so that the radiating elements are in a no vertical position.

In Abb. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung nach der Erfindung dargestellt, in welchem die Antennenteile aus Ringstrahlern 31 und 32 bestehen. Die Ringstrahler "5 werden von je drei geknickten Λ/2-Dipolen gebildet, deren lineare Strahlerteile auf den Seiten eines Sechsecks liegen. Von jedem Antennenteil ist nur je ein Ringstrahler zeichnerisch dargestellt; es ist jedoch zu unterstellen, daß jeder Antennenteil aus einer Mehrzahl derartiger Ringstrahler aufgebaut sein kann, welche längs einer gemeinsamen vertikalen Mittelachse angeordnet sind. Das Speisungsschema der beiden Antennenteile ist nicht dargestellt, da es dem Schema der Abb. 3 entsprechen kann. Beispielsweise kann in dem vom gemein-In Fig. 5 a further embodiment of an antenna arrangement according to the invention is shown, in which the antenna parts consist of ring radiators 31 and 32. The ring radiators "5 are formed by three kinked Λ / 2 dipoles, whose linear radiator parts lie on the sides of a hexagon. From each antenna part is only one ring radiator each shown in the drawing; However, it is to be assumed that each antenna part consists of a plurality of such ring radiators can be constructed, which along a common vertical Central axis are arranged. The feeding scheme of the two antenna parts is not shown, since it can correspond to the scheme of Fig. 3. For example, in the

samen Verzweigungspunkt zum unteren Antennenteil führenden Leitungszweig eine 9O°-Umwegleitung eingeschaltet sein, während der zum oberen Antennenteil führende Leitungszweig eine solche Umwegleitung nicht enthält. Zum teilweisen oder vollständigen Ausgleich der auf diese Weise verursachten Änderung der Strahlungsverteilung im Sinne einer Absenkung der Hauptrichtung nach unten ist der Durchmesser des für die Strahlerelemente als Regelfläche zugrundegelegten Sechsecks für den unteren Antennenteil 32 entsprechend größer gewählt als für den oberen Antennenteil 31. Dementsprechend besitzt auch der untere Mastteil 33 einen größeren Durchmesser als der obere Mastteil 34. In der Zeichnung ist angedeutet, daß der untere Mastteil 33 als Gittermast, der obere Masteil 34 als Rohrmast ausgebildet sein kann. Es können aber auch beide Teile Rohrmaste sein. Ferner kann die Zahl der Dipole im unteren Antennenteil größer sein als im oberen.From the branch point to the lower part of the antenna, a branch line leading to the lower part of the antenna is a 90 ° bypass be switched on, while the branch leading to the upper part of the antenna has one Detour does not contain. To partially or fully compensate for those caused in this way Change of the radiation distribution in the sense of a lowering of the main direction below is the diameter of the hexagon used as a rule surface for the radiator elements selected to be correspondingly larger for the lower antenna part 32 than for the upper antenna part 31. Accordingly, the lower mast part 33 also has a larger diameter than the upper mast part 34. In the drawing it is indicated that the lower mast part 33 as a lattice mast, the upper mast part 34 can be designed as a tubular mast. However, both parts can also be tubular masts. Further the number of dipoles in the lower part of the antenna can be greater than in the upper part.

Abb. 6 zeigt eine Rundstrahlantenne, deren Antennenteile aus den Ringstrahlern 35 und 36 bestehen. Die Ringstrahler sind aus vier Richtstrahlergruppen mit je zwei Ganzwellendipolen aufgebaut. Jeder Richtstrahlergruppe ist ein flächen- oder gitterförmiger Reflektor zugeordnet. Auch in dieser Zeichnung ist auf die Darstellung des Speisungsschemas verzichtet worden. In jedem Antennenteil können auch mehrere Ringstrahler vorgesehen sein. Die Strahler werden von einem Mast 37 getragen, welcher einen quadratischen Querschnitt besitzt. Bemerkenswert ist, daß der Querschnitt des Mastes für beide Antennenteile in diesem Beispiel gleich ist. Der aus den gleichen Gründen wie bei der An-Ordnung nach Abb. S erforderliche größere Durchmesser des unteren Antennenteiles ergibt sich durch die unterschiedliche Anordnung und Befestigung der Richtstrahlergruppen des oberen und des unteren Antennenteiles am Mast 37. Wenn man als Hauptebene der Richtstrahlergruppen diejenige Ebene bezeichnet, welche die Achsen der vier Strahlerelemente an der Stelle des Strommaximums (bzw. des Spannungsminimums) schneidet, so· sind die Strahler des oberen Antennenteiles 35 an dem quadratischen Mast 37 derartig befestigt, daß ihre Hauptebenen den äußeren Begrenzungsebenen des Mastes im wesentlichen parallel sind, während die Strahler des unteren Antennenteiles 36 an dem Mast derartig befestigt sind, daß ihre Hauptebenen die äußeren Begrenzungsebenen bzw. deren Fortsetzungen unter einem Winkel von ungefähr 45 ° schneiden. Die flächen- bzw. gitterartigen Reflektoren der Strahler sind im oberen Antennenteil 35 den äußeren Begrenzungsebenen des Mastes benaehbart und an diesen befestigt, während sie im unteren Antennenteil 36 den Mastkanten benachbart und an den letzteren befestigt sind.Fig. 6 shows an omnidirectional antenna, the antenna parts of which consist of ring radiators 35 and 36. The ring radiators are made up of four directional radiator groups, each with two full-wave dipoles. A planar or grid-shaped reflector is assigned to each directional radiator group. Also in this one Drawing has been omitted to show the feed scheme. In every part of the antenna several ring radiators can also be provided. The spotlights are carried by a mast 37, which has a square cross-section. It is noteworthy that the cross-section of the mast is the same for both antenna parts in this example. For the same reasons as with the an-order The larger diameter of the lower antenna part required according to Fig. S results from the different arrangement and attachment of the directional radiator groups of the upper and lower Antenna part on the mast 37. If the main level of the directional radiator groups is the one Plane denotes which the axes of the four radiator elements at the point of the current maximum (or the stress minimum) intersects, so · are the radiators of the upper antenna part 35 attached to the square mast 37 such that their The main planes are essentially parallel to the outer planes of the mast, while the Radiators of the lower antenna part 36 are attached to the mast in such a way that their main planes the outer boundary planes or their continuations at an angle of approximately 45 ° cut. The surface or grid-like reflectors of the radiators are in the upper antenna part 35 the outer boundary planes of the mast and attached to them, while they are in the lower Antenna part 36 are adjacent to the mast edges and attached to the latter.

In Abb. 7 sind für die Anwendung der Erfindung auf Fernsehsender als Beispiel vier verschiedene Speisungsschemata dargestellt. Der linke Teil der Zeichnung zeigt eine Drehkreuzantenne etwa von der in Abb. 1 dargestellten Art mit den Antennenteilen 38 und 39, welche um ungefähr 45⁰ gegeneinander gedreht sind. Jeder Antennenteil besteht aus sechs übereinander angeordneten Drehkreuz-Strahlern. Je zwei unmittelbar übereinanderliegende Drehkreuzstrahler jedes Antennenteiles sind für die Verbindung mit der Speiseleitung zusammengefaßt. Dementsprechend sind für jeden Antennenteil drei Leitungszweige als Verbindungen zu den Leitungstransformatoren 40 und 41 vorgesehen. Von diesen geht die Verbindung zu den zentralen Speisepunkten 42 und 43, und zwar von dem oberen Antennenteil bzw. dem Transformator 40 direkt zum Anschluß 42, während in der entsprechenden Verbindung des unteren Antennenteiles zum Anschluß 43 eine 9O°-Umwegleitung liegt.In Fig. 7, four different feed schemes are shown as an example for the application of the invention to television transmitters. The left part of the drawing shows a turnstile antenna approximately of the type shown in Fig. 1 with antenna parts 38 and 39 which ^{are rotated by approximately 45 ° with} respect to one another. Each antenna section consists of six turnstile radiators arranged one above the other. Two turnstile radiators, one on top of the other, of each antenna part are combined for connection to the feed line. Accordingly, three line branches are provided as connections to the line transformers 40 and 41 for each antenna part. From these the connection goes to the central feed points 42 and 43, namely from the upper antenna part or the transformer 40 directly to the connection 42, while in the corresponding connection of the lower antenna part to the connection 43 there is a 90 ° bypass line.

Im rechten Teil der Abb. 7 ist eine Drehkreuzantenne mit den Antennenteilen 44 und 45 dargestellt, welche aus Strahlern in Schmetterlingsform aufgebaut ist. Die Anordnung der Antenne und das Speisungsschema entsprechen sonst der im linken Teil der Zeichnung dargestellten, schon besprochenen Antenne. Die Zweige der Speiseleitungen für die einzelnen Antennenteile vereinigen sich in den Transformatoren 46 und 47, von denen die Verbindung zu den Anschlußpunkten 42 und 43 einmal direkt, das andere Mal über eine 90°-Umwegleitung geführt ist. Die Zeichnung ist so· zu verstehen, daß an die Anschlußpunkte 42, 43 entweder die links dargestellte Antenne oder die rechts dargestellte Antenne angeschlossen sein kann. In gleicher Weise könnte aber auch eine aus Ringstrahlern, beispielsweise aus Schlitzstrahlern wie in Abb. 3, aufgebaute Antenne mit den zentralen Speisepunkten 42, 43 verbunden sein.In the right part of Fig. 7, a turnstile antenna with antenna parts 44 and 45 is shown, which is made up of spotlights in the shape of a butterfly. The arrangement of the antenna and the The supply scheme otherwise corresponds to the one already discussed in the left part of the drawing Antenna. The branches of the feed lines for the individual antenna parts unite in the Transformers 46 and 47, of which the connection to the connection points 42 and 43 once directly, the other time via a 90 ° bypass. The drawing is to be understood in such a way that to the connection points 42, 43 either the antenna shown on the left or the antenna shown on the right Antenna can be connected. In the same way, however, one of ring radiators, for example antenna constructed from slot radiators as in Fig. 3 with central feed points 42, 43 be connected.

In den Teilen a, b, c und d der Abb'. 7 sind vier verschiedene, an sich bekannte Anordnungen eines Bildsenders BS und eines Tonsenders TS dargestellt, welche mit Vorteil in Verbindung mit einer Antenne nach der Erfindung verwendet werden können. In dem Schema α sind Bildsender und Tonsender über die Brückenweiche BW mit den Anschlußpunkten 42 und 43 der Antenne verbunden. Die Speisung des unteren Antennenteiles über ein 9O°-Glied ergibt hier die Möglichkeit der Verwendung einer Brückenweiche (Diplexer), deren Arbeitsweise, wie aus der Fachliteratur bekannt, an das Vorhandensein des 90°-Umwegs gebunden ist. In dem Schema b sind Bild- und Tonsender durch eine no Filterweiche FW gegeneinander entkoppelt. Ihre gemeinsame Energie wird von der Filterweiche über nur ein Kabel K auf die Anschlußpunkte 42, übertragen. Hier ergibt sich der bereits erwähnte Vorteil, daß die Anordnung gemäß der Erfindung eine Auslöschung von Reflektionen und eine Ausdehnung des ausnutzbaren Frequenzbereiches ergibt. In dem Schema c ist in die Verbindung zu den Antennenanschlrßpunkten 42, 43 noch eine Echofalle EF eingeschaltet, in deren Widerstand R eine Vernichtung der restlichen Energie noch nicht ausgeglichener Reflektionen stattfindet. In dem Schema d ist dargestellt, daß bei einer Anordnung gemäß b mit Hilfe eines Umschalters 48 auch '.ine direkte Anschaltung je eines Senders an einen der beiden Speisepunkte 42, 43 möglicht ist, wenn dieIn parts a, b, c and d of Fig '. 7 shows four different, per se known arrangements of an image transmitter BS and a sound transmitter TS , which can be used with advantage in connection with an antenna according to the invention. In the scheme α , the image transmitter and the sound transmitter are connected to the connection points 42 and 43 of the antenna via the bridge switch BW. The supply of the lower antenna part via a 90 ° link gives the possibility of using a bridge switch (diplexer), the mode of operation of which, as known from the specialist literature, is linked to the presence of the 90 ° detour. In scheme b, the image and sound transmitters are decoupled from each other by a no filter filter FW. Their common energy is transmitted from the filter splitter via only one cable K to the connection points 42. This has the already mentioned advantage that the arrangement according to the invention results in an elimination of reflections and an expansion of the usable frequency range. In scheme c , an echo trap EF is also connected to the connection to the antenna connection points 42, 43, in whose resistor R the remaining energy of not yet balanced reflections is destroyed. In the scheme d it is shown that in an arrangement according to b with the help of a switch 48 also '. A direct connection of a transmitter to one of the two feed points 42, 43 is possible if the

Filterweiche FW gestört sein sollte. Für diesen Xotbetrieb reicht erfahrungsgemäß die Entkopplung der in Abb. 7 dargestellten Drehkreuzantennen aus, da ja in beiden Fällen, die Antennenhälften allein nach oben und. unten eine geringe Strahlung haben. Entsprechendes gilt in gesteigertem Maße·, wenn man an Stelle der gezeichneten, Drehkreuzantennen solche vom-Ringstrahlertyp, beispielsweise Schlitzstrahler oder Antennengruppen nach Abb. 4, 5, 6, verwendet. Auch für diese Strahlertypen gelten die in Abb. 7, a, b, c, d, dargestellten Speisungsarten. Filter switch FW should be disturbed. Experience has shown that the decoupling of the turnstile antennas shown in Fig. 7 is sufficient for this Xot operation, since in both cases the antenna halves only face upwards and. have low radiation below. The same applies to an increased extent if, instead of the turnstile antennas shown, those of the ring antenna type, for example slot antenna elements or antenna groups according to Figs. 4, 5, 6, are used. The types of supply shown in Fig. 7, a, b, c, d, also apply to these heater types.

Claims

Patent claims:

i. Antenna arrangement for essentially horizontal omnidirectional radiation with at least two vertically arranged one above the other

ao essentially electrically equivalent antenna parts, which are connected to a branch point via at least one lead belonging to each part, characterized in that the two electrical path lengths from the branch point to two corresponding connection points on the two antenna parts vary by a phase angle of at least approximately 90 ⁰ or an odd multiple of this angle and that the antenna parts are spatially so different from one another and / and spatially offset or rotated from one another in relation to the vertical axis or are arranged at such a distance that the phase difference caused by the Feed caused deviation of the main radiation direction from the horizontal to the desired extent or completely compensated, preferably to such an extent, that the direction under which the radiation maximum appears relative to the horizontal u m is inclined at a predetermined angle.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the antenna parts are formed from turnstile radiators and that the radiators (1, 2, 3, 4) of one antenna part relative to the radiators of the other antenna part (5, 6, 7, 8) around the have a common vertical axis around a spatial angle rotation (ß) .

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the antenna parts are formed from ring radiators and a lower ring radiator has a larger diameter compared to an upper ring radiator.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the antenna parts from Slot radiators are formed and a lower slot radiator (20) approximately in the ratio the diameter has a larger number of slots.

5. Arrangement according to claim 1, characterized by at least two omnidirectional groups (25, 26), which are composed of directional radiators that are equilateral on each side straight prism are arranged, and -by larger diameter of the lower prism compared to that of the upper one.

6. Arrangement according to claim 3 or 5, characterized in that the radiators of the one, preferably the upper antenna part (35) are ^{attached to} a mast of square cross-section in such a way that their main planes are parallel to the outer planes of the mast substantially, while the Radiators of another, preferably the lower antenna part (36) are attached to the mast in such a way that their main planes intersect these outer boundary planes at an angle of approximately 45 ° (Fig. 6).

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the radiator with. to the Main planes parallel planar or lattice-like reflectors are provided, which in the the first-mentioned antenna part (35) are adjacent to the outer planes of the mast, while in the second-mentioned antenna part (36) they are adjacent to the mast edges.

8. Arrangement according to claims 6 and 7, characterized in that the mast (37; for both antenna parts (35, 36) have the same cross section.

9. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the spatial angle of rotation (/?) is dimensioned in such a way that for the combined antenna parts results in a substantial approximation of the horizontal radiation diagram to the circular shape, and the vertical spacing of the antenna parts from one another is selected such that the radiation maximum occurs at the predetermined angle from the horizontal.

10. Arrangement according to one of claims 1

to 9, characterized in that within the two antenna parts (14, 15) in different Highly arranged radiators via line sections or transmission links with different phase angles or electrical lengths are fed in such a way that already for an antenna part only the inclination in relation to the direction of the radiation maximum the horizontal is given a predetermined value (α or α ').

11. Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the lines leading to the two antenna parts with the common supply line via a bridge circuit, preferably an echo trap are.

For this purpose 2 sheets of drawings