DE957857C - Schlitzantenne - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

St

Schlitzantenne

Die Erfindung befaßt sich mit Schlitzantennen, die aus einem langen, hohlen, leitenden Körper bestehen, der einen Schlitz aufweist. Die Längsachse des Schlitzes liegt im wesentlichen parallel zu der Längsachse des hohlen, leitenden Körpers. Üblicherweise hat dieser Körper einen kreisförmigen Querschnitt; es ist aber klar, daß der Querschnitt beliebig, beispielsweise quadratisch oder rechtwinklig geformt sein kann.

Antennen dieser Art werden normalerweise zur Ausstrahlung horizontal polarisierter Wellen verwendet. Die Längsachse des Hohlkörpers ist in diesem Fall vertikal angeordnet. Bei einer bestimmten. Anordnung ist die Länge des Schlitzes angenähert gleich der halben Wellenlänge der Arbeitsfrequenz. Auch können mehrere derartige Schlitze verwendet werden,, die in einer vertikalen Linie übereinander angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer Schlitze dient zur Vergrößerung der Energie, die in der horizontalen Richtung ausgestrahlt wird, und damit zur Verbesserung der Antennenbündelung. Das gleiche kann innerhalb gewisser Grenzen durch Verwendung eines einzelnen längeren Schlitzes erreicht werden, jedoch ist dies oft bezüglich des mechanischen Aufbaus unvorteilhaft.

Wenn, es bei Verwendung eines zylinderförmigen. leitenden Körpers gefordert ist, ein im wesentlichen kreisförmiges Horizontal-Diagramm zu erzeugen,

ist es üblich, den Durchmesser des Zylinders gleich einem kleinen Bruchteil einer Wellenlänge der Arbeitsfrequenz zu machen. Oft ist aber auch ein. horizontales Strahlungsdiagramm gefordert, das von der Kreisform abweicht. Wenn z. B. zwei Sender auf der gleichen Frequenz oder benachbarten Frequenzen arbeiten, kann es oft notwendig werden, Interferenzerscheinungen. zu verhindern, und die Energie, die von wenigstens einem Sender in. Richtung des anderen ausgestrahlt wird, zu beschränken, ohne indessen die in die anderen Richtungen ausgestrahlten. Energiebeträge zu reduzieren. Wenn weiterhin, die ausgestrahlten Signale ein breites Frequenzband einnahmen, wie es beispielsweise in der Fernsehteehnik der Fall ist, ist es notwendig, die vorerwähnte Energieverminderung in dem gleichen . Verhältnis über dem gesamten erforderlichen Frequenzband aufrechtzuerhalten.

Zum Zwecke der Erzielung eines nicht gleichförmigen horizontalen Strahlungsdiagramms ist vorgeschlagen worden, den Durchmesser des Zylinders gleich einem großen Bruchteil der •Arbeitswellenlänge zu machen, Die Verwendung von Zylinderkörpern mit großem Durchmesser ist jedoch insofern, nachteilig, als diese oft in mechanischer Hinsicht ungeeignet sind und sich die Anzahl der _; . erzielbaren Variationen des Strahlungsdiagramms auf eine charakteristische Form begrenzt. Beispielsweise ist es auf diese Wesie nicht möglich, ein Strahlungsdiagramm, das angenähert die Form einer Kardioide hat, zu erhalten, das ^notwendig sein kann, wenn, zwei Sender in vorher beschriebener Weise miteinander interferieren. Der Ausdruck »Karioide« pflegt zur Beschreibung der Form eines Strahlungsdiagramms verwendet zu werden, das ein. einziges ausgeprägtes Minimum aufweist und nicht etwa, einen Nullwert, der im allgemeinen, etwa bei Peilantennensystemen., vorausgesetzt wird.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, Zylinder zu verwenden, deren Durchmesser klein ist gegenüber der Wellenlänge, und. die Kanten, des Schlitzes oder der Schlitze mit Flanschen zu versehen, Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der erzielbare Variationsbereich des Strahlungsdiagramms für Flanschdimensionen, die mechanisch keine Schwierigkeiten bereiten, gering ist und daß die Form des Strahlungsdiagramms sich insbesondere in Richtung des Strahlungsminimums in starkem Maße mit der Frequenz ändert. Hierdurch würde eine Verzerrung der ausgestrahlten. Signale bewirkt werden, die ein breites Frequenzband einnehmen.

Schließlich ist es bekannt, zur Erzeugung eines vorbestimmten Richtdiagramms eine Schlitzantenne mit zusätzlichen strahlenden Elementen zu versehen. So sind z. B. in verschiedenen, senkrecht zur Antennenkörperachse liegenden Ebenen auf dem Umfang dieses Antennenkörpers mehrere strahlende St^.be angebracht, und zwar so, daß die Stäbe untereinander und zum strahlenden Schlitz hin. ganz bestimmte Abstände haben.

Bekannt ist auch eine Antennenausführung, bei der auf dem Außenumfang des Antennenkörpers ■schmetterlingsflügelförmig ausgebildete Flächenstrahler verwendet werden, die aus Einzelstäben verschiedener Länge zusammengesetzt und um einen bestimmten Winkel von. der Schlitzmitte versetzt sind. Je nach der gewünschten. Diagratnmform ist eine tangentiale oder radiale Befestigung am Antennenkörper möglich.

Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Schlitzantenne des beschriebenen. Typs, mit deren Hilfe sich ein nicht kreisförmiges Strahlungsdiagramm erzielen läßt, dessen Form über ein großes Frequenzband im wesentlichen unverändert bleibt. Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß ebenfalls der Eingangsscheinleitwert über ein breites Frequenzband im wesentlichen, konstant bleibt.

Die Schlitzantenne des beschriebenen Typs weist erfindungsgemäß zwei oder mehr Leiter auf, die sich an dem hohlen, leitenden. Körper oder in. seiner Nähe befinden und deren. Längsachsen im wesentlichen, rechtwinklig zu der Längsachse des leitenden Körpers liegen. Die Anzahl und die Länge dieser Leiter sowie ihr gegenseitiger Abstand und der Abstand von dem hohlen, leitenden Körper ist abhängig von der Form des geforderten Strahlungsdiagramms. Die Leiter können allein durch einfallende Strahlung von dem Schlitz erregt werden oder direkt über eine Übertragungsleitung von dem Sender, der auch zur Erregung des Schlitzes verwendet wird.

An Hand der Zeichnungen, die beispielsweise Ausführungen der Erfindung darstellen, wird diese im folgenden näher beschrieben werden.

In den Zeichnungen ist im einzelnen folgendes dargestellt. In

Fig. ι eine schematische Ansicht einer der Erfindung entsprechenden Ausführung der Antenne, -

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. i, ^v

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren der Erfindung entsprechenden Ausführung der Antenne,

Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist ein vertikaler Metallzylinder 10 dargestellt, dessen Durchmesser angenähert ein Achtel der Arbeitswellenlänge beträgt. Dieser Zylinder ist parallel zu seiner Achse mit einem geraden Schlitz 11 versehen, dessen Länge etwa zwei Wellenlängen beträgt. Über eine symmetrische Speiseleitung 13 ist ein mit 12 angedeuteter Sender mit der Mitte des Schlitzes verbunden. Die beiden. Leiter der Speiseleitung sind an. die .Mitten der beiden Längskanten des Schlitzes angeschlossen.

Jeder der vier horizontalen Stäbe 14 . . ..17, die aus Isoliermaterial bestehen, ist an einem Ende mit dem Zylinder 10 verbunden, während das andere Ende jeweils einen, der Stäbe 18 ... 21 trägt, die aus leitendem Material bestehen. Die Achsen, der vier Abstandsstäbe 14 ... 17 liegen, in. einer gemeinsamen, vertikalen. Ebene, in. der auch, die Achse des Zylinder 10 und die Mittellinie des Schlitzes 11 liegt. In dieser vertikalen Ebene wei-

sen. diese Stifte einen gegenseitigen Abstand von einer halben, Wellenlänge der Arbeitsfrequenz auf. Die Tragstäbe sind an dem Zylinder an vier Punkten entlang der Linie auf dem Zylinder befestigt, in welcher diese vertikale Ebene den Zylinder schneidet. Die Länge jedes der Haltestäbe 14 ... 17 ist gleich einem Viertel der Wellenlänge der Arbeitsfrequenz.
Die Achsen der Stäbe 18... 21, die mit den .' Hates täben. 14 . . . 17 verbunden, sind, liegen ebenfalls horizontal, und. zwar gemeinsam in einer vertikalen Ebene, die rechtwinklig zu der Ebene liegt, in welcher sich die Achsen der Haltestäbe 14 ... 17 befinden. Die Verbindungen zwischen den Stäben 18 . . . 21 und den Haltestäben 14 ... 17 erfolgen, jeweils in der Mitte der Stäbe 18... 21.

Mit dieser Anordnung kann die Form des horizontalen Strahlungsdiagramms im wesentlichen durch Veränderung der Länge der Stäbe 18 ... 21 variiert werden, Wenn die Länge der Stäbe 18 ... 21 angenähert gleich 0,6 Wellenlängen beträgt, so· hat das Strahlungsdiagramm die vorerwähnte Ka.rdiaiden.form, und das Verhältnis der Ma.ximalfe.ldstärke zur Minimalfeldstärke beträgt etwa 4:1.

Weiterhin verbleibt das Strahlungsdiagramm im wesentlichen in der gleichen Form., und der Eingangsscheinleitwert der Antenne hat eine Form, die geeignet ist, eine Übertragungsleitung über ein breites Frequenzband, beispielsweise ± 4% der mittleren Bandfrequenz, innerhalb enger Grenzen anzupassen.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Anordnung sind der Zylinder 10, der Sender 12 und. die Speiseleitung 13 gleich den. in den Fig. 1 und 2 dargestellten. Die Stäbe 14 ... 21 der Fig. 1 und. 2 sind jedoch ersetzt durch acht Stäbe aus leitendem Material, von denen vier in der Fig. 3 dargestellt und mit 23 ... 25 bezeichnet sind und ein fünfter in der Fig. 4 mit 23'. Die Stäbe; in den Fig. 3 und, 4 sind paarweise (beispielsweise 23 und 23' in. Fig. 4) an. entgegengesetzten Seiten des Zylinders befestigt und zeigen von diesem weg. Die Achsen, der Stäbe liegen horizontal in einer gemeinsamen vertikalen Ebene, die auch die Achse des Zylinders enthält und rechtwinklig zu der Ebene liegt, in welcher sich die Achse des Zylinders und die Mittellinie des Schlitzes befinden. Der gegenseitige Abstand der Stifte an jeder Seite des Zylinders beträgt etwa eine halbe Wellenlänge. Die Länge jedes Stiftes kann 0,2 Wellenlängen betragen.

Eine derartige Anordnung ist geeignet, ein horizontales Strahlungsdiagramm der gleichen Form zu erzielen, wie es von einem geschlitzten. Zylinder erzeugt wird, dessen Durchmesser einen, großen Bruchteil der Arbeitswellenlänge ausmacht. Der Nachteil des umfangreichen mechanischen Aufbaus ist jedoch vermieden.

Weiterhin können die Änderungen des Eingangswiderstandes mit der Frequenz über ein breites Frequenzband gering gehalten werden,· wobei sich eine im wesentlichen, flach verlaufende Charakteristik erzielen läßt, wie sie beispielsweise für Fernsehübertragungen notwendig ist.

Es ist selbstverständlich, daß auch andere Anordnungen der leitenden Stäbe verwendet werden können, um ein Strahlungsdiagramm anderer Ausbildung zu erhalten, und daß die Querschnittform des geschlitzten Hohlkörpers von der Kreisform abweichen kann. Selbstverständlich ist es aber notwendig, die Stäbeso anzuordnen, daß ihre Achsen im wesentlichen, rechtwinklig zu der Mittellinie des Schlitzes liegen.

Die Erfindung ist sowohl für Sende- als auch Empfangsantennen anwendbar.

Wenn es bei einer Anordnung nach Fig. 1 und 2 erwünscht ist, die leitenden Stäbe als aktive (und nicht als passive) Elemente zu verwenden, so können diese an die gleiche Speiseleitung angeschlossen werden wie der Schlitz, vorausgesetzt, daß zwischen die Speiseleitung-und die Stäbe eine geeignete Impodanzanpassungseinrichtung bekannter Ausführung eingeschaltet wird.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   r. Schlitzantenne, die aus einem langen, hohlen, leitenden Körper besteht, der einea Schlitz aufweist, dessen Längsachse parallel zu der Längsachse dieses Körpers liegt, dadurch gekennzeichnet, da ßan diesem hohlen, leitenden go Körper oder in seiner Nähe eine Mehrzahl von Leitern, angeordnet ist, deren Längsachsen rechtwinklig zu der Längsachse dieses leitenden Körpers liegen, und zwar so, daß sie mit einer in der gleichen, senkrecht zur Hohlleiterachse liegenden Ebene zwischen Hohlleitermittelpunkt und Schlitzmittedpunkt gedachten Verbindungslinie einen rechten Winkel einschließen.
2. 2. Schlitzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter von gleicher Länge und. von. dem Hohlkörper isoliert sind, daß ihre Mittelpunkte auf einer Linie liegen, die parallel zu der Längsachse des Hohlkörpers verläuft und mit dieser Längsachse und der Mittellinie des Schlitzes in der gleichen Ebene auf der vom Schlitz abgewandten Seite der Antenne liegt und von dem Hohlkörper einen Abstand aufweist.
3. 3. Schlitzantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes Leiters angenähert 0,6 der Wellenlänge der Arbeitsfrequenz ist und daß der Abstand von. dem Hohlkörper angenähert 0.25 dieser Wellenlänge beträgt.
4. 4. Schlitzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter in. zwei Gruppen direkt auf dem leitenden Hohlkörper befestigt sind und die Leiter jeder Gruppe in Richtung der Längsachse des leitenden Hohlkörpers übereinanderliegen und die Achsen, der Leiter beider Gruppen in einer gemeinsamen Ebene mit der Längsachse des leitenden. Hohlkörpers liegen, auf der die gedachte Verbindungslinie zwischen Schlitzmittelpunkt und Hohlleitermittelpunkt im wesentlichen, senkrecht steht, und daß die Leiter der beiden Gruppen jeweils von

   der Fläche des leitenden Hohlkörpers in entgegengesetzten Richtungen nach außen gerichtet sind.
5. 5. Schlitzantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes Leiters angenähert 0,2 der Wellenlänge der Arbeitsfrequenz beträgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2510290, 2594328. 10

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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