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Richtantenne Die Erfindung betrifft eine Richtantenne, die einen möglichst
großen Leistungsgewinn aufweist, aber in bestimmten, außerhalb der Hauptstrahlrichtung
liegenden Richtungen noch elektromagnetische Energie abstrahlen soll, derart, daß
in dem auszuleuchtenden Raum keine Nullstellen des Strahlungsdiagramms auftreten.
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Will man beispielsweise bei einer Rundstrahlantenne, z. B. einer Fernsehantenne,
einen hohen Leistungsgewinn erzielen, so kann man durch geeignete Anordnung und
Speisung der Antennenelemente erreichen, daß der Leistungsgewinn groß wird, so daß
die grölte Strahlungsdichte z. B. in der horizontalen Ebene liegt. Das Vertikaldiagramm
weist jedoch außerhalb der, Hauptstrahlrichtung noch mehrere Strählungsnebenzipfel
auf. Soll nun von einer solchen Antenne z. B. ein in ihrer Nähe liegendes Stadtgebiet
mit elektromagnetischer Energie überstrahlt werden, so könnten nur die Nebenzipfel
dazu beitragen. Da zwischen den Nebenzipfeln bzw. den Nebenzipfeln und der Hauptstrahlrichtung
jedoch Strahlungsnullstellen auftreten, so würden im Stadtgebiet Bereiche entstehen,
in denen ein Empfang der von dieser Antenne ausgestrahlter elektromagnetischen;
Wellen nur schlecht möglich ist.
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Es ist zwar bekannt, daß man ein gleichmäßiges Vertikalstrahlungsdiagramm
ohne dazwischenliegende Nullstellen dadurch erzielen kann, daß man zwei gleiche
Antennen so übereinander anordnet, daß man die Minima des von der einen Antenne
herrührenden Strahlungsdiagramms mit den Maxima
des von- der zweiten
Antenne herrührenden Strahlungsdiagramms zusammenlegt. Diese Dung ist jedoch für
die bei der vorliegenden Erfindung vorliegenden Aufgabe nicht anwendbar. Die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht vielmehr darin, daß ein bereits stark
bündelndes Antennensystem, das der Versorgung von entfernt liegenden Gebieten dient,
mit einer schwach bündelnden Antenne derart kombiniert wird, daß sich die Strahlung
der schwach bündelnden Antenne unterhalb (in vertikaler Richtung) der von der stark
bündelnden Antenne herrührenden Strahlung auswirkt. Die Erfindung stellt sich -
mit anderen Worten - die Aufgabe, durch eine derartige Kombination einer stark bündelnden
mit einer schwach bündelnden Antenne in einfacher Weise praktisch jedes gewünschte
Vertikalstrahlungsdiagramm mit besonderer Strahlungsverteilung in der Umgebung der
Antenne zu erzielen. Die gewünschte Strahlungsverteilung, die neben der Versorgung
entfernter Gebiete die gleichzeitige Versorgung eines nahe liegenden Gebietes unter
einem geringen Neigungswinkel gegen die Horizontale zum Ziele hat; kann mit einem
Antennensystem mit starker Bündelung nicht etwa dadurch erreicht werden, daß neben
der starken Bündelung noch. ein kleiner »Nutznebenzipfel« entsteht; man müßte in
einem solchen Fall in unerwünschte Richtungen fallende Nebenstrahlungen, die praktisch
nutzlos sind, in Kauf nehmen. Außerdem würde die Nullstelle zwischen Haupt- und
Nebenzipfel stören.
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Erfindungsgemäß ist die aus übereinander angeordneten Antennen bzw.
Antennensystemen bestehende Richtantenne dadurch gekeünzeichnet, daß einer stark
bündelnden Antenne eine schwach bündelnde Antenne derart zugeordnet ist, daß beide
Antennen eine Einheit bilden und daß die nebeneinanderliegenden Strahlungscharakteristiken
beider Antennen ohne Nullstellen ineinander übergehen, wobei die stark bündelnde
Antenne so aufgebaut bzw. gespeist wird, daß ihre Strahlungscharakteristik nur kleine
Nebenzipfel aufweist und daß die von dem Nebenzipfel herrührende Feldstärke kleiner
ist als die durch die schwach bündelnde Antenne hervorgerufene Feldstärke.
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Die Antenne nach der Erfindung kann aus Dipolen bzw. Dipolfeldern,
aus Horn- bzw. Trichterstrahlern, aus Längsstrahlern, z. B. Yags- oder Rhombusantennen
od. dgl: aufgebaut sein. Vorteilhafterweise bildet man die Antenne so aus, daß ihre
Hauptstrahlrichtung horizontal gerichtet ist und der unter der horizontalen Ebene
liegende Raum mit elektromagnetischer Energie derart ausgestrahlt wird, daß die
Strahlungscharakteristik in einem voffgegebenen Winkelbereich keine Nullstelle aufweist.
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Im Gegensatz zu vielen anderen Antennen können bei einer Antenne nach
der Erfindung z. B. durch Reflexion von Anteilen der Hauptstrahlung keine Störungen
im Nahbereich der Antenne auftreten. Richtantennen nach der Erfindung sind vorzüglich
dafür geeignet, daß sie nach dem Baukastenprinzip aus Einheitsantennengruppen,,
z. B. aus Dipolfeldern, aufgebaut werden können. Die vorgeschlagenen Antennen, die
aus wenigstens zwei wesentlich voneinander verschiedenen Antennengruppen mit sehr
kleinen Nebenzipfeln bestehen, sind von großer Bedeutung für Sendeantennen, die
in unmittelbarer Nähe gelegene Siedlungsgebiete. mit ausreichender Feldstärke ohne
örtliche Einbrüche versorgen sollen, aber außer dieser Nahversorgung eine gute Fernstrahlung
gewährleisten, und zwar derart, daß in bestimmten Entfernungen von der Antenne noch
eine gewisse Mindestfeldstärke auftritt. Durch die Größe der Bündelung der zusätzliche
Antenne kann man den Winkelbereich der nicht in die Hauptstrahlrichtung fallenden
Strahlung mit wählbarer Amplitude bestimmen.
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Die Erfindung wird an Hand einer aus Dipolen bestehenden Richtantenne
näher erläutert. Es ist dabei gleichgültig, um welche Form des Horizontaldiagramms
es sich handelt. Die stark bündelnde Antenne soll zur Erzielung eines ausreichenden
Gewinns beispielsweise aus vier übereinander angeordneten Einheitsfeldern, von denen
jedes wieder mehrere Einzelstrahler aufweisen kann, bestehen. Die Speisung dieser
Einheitsfelder wird nun so gewählt, daß die Nebenzipfel dieses Antennengebildes
sehr klein werden. Es ist bekannt, daß die Nebenzipfel von linearen Antennengruppen
dann besonders gering gehalten werden können, wenn die Speiseströme der einzelnen
Elemente dieser Gruppe so festgelegt werden, daß sie sich wie die Glieder einer
Binomialreihe verhalten. Eine solche Einspeisung ist aber sehr aufwändig, da für
eine größere Antennengruppe die Mehrzahl der Einzelantennen sehr schwach gespeist
wird und daher der Leistungsgewinn der Antenne gegenüber einer Spei= sung mit gleichen
Strömen wesentlich geringer ist. Es wird daher vorgeschlagen, diese Speisungsart
zur Erzielung geringer Nebenzipfel nur in Anlehnung durchzuführen. Vorteilhafterweise
wählt man daher in diesem Fall die Stromverteilung zur Speisung der einzelnen Felder
so, daß sich die Ströme wie 0,5: r : r :0,5 verhalten. Zu dieser Antennengruppe
wird eine zweite Antennengruppe, die zweckmäßig aus einem Einheitsfeld besteht,
parallel geschaltet. Damit wird erreicht, da.ß beide Gruppen, die nur geringe Nebenzipfel
aufweisen, ein Strahlungsdiagramm besitzen, das bis zur von der Hauptstrahlrichtung
abliegenden Nullstelle der zweiten Antennengruppe keine weiteren Nullstellen aufweist.
Diese zweite Antennengruppe wird vorteilhafterweise mit dem gleichen Strom gespeist
wie jede der mittleren Einheitsfelder des stark bündelnden Systems. Die Antennen
werden an einen Verteiler derart angeschlossen, daß alle Antennen mit dem Strom
r direkt mit dem Verteiler verbunden sind, während die Antennen mit dem Strom o,5
jeweils in Gruppen zu zwei Strahlern über einen Zweifachverteiler mit dem Hauptverteiler
verbunden sind.