DE973229C

DE973229C - Radiator designed as a dipole

Info

Publication number: DE973229C
Application number: DEP2072A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr Rer Nat Baesecke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-03-04
Filing date: 1949-03-04
Publication date: 1959-12-24

Description

l. S. 175) l. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. DEZEMBER 1959ISSUED DECEMBER 24, 1959

p 20J2 Villa 12ia* Bp 20J2 Villa 12ia * B

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Als Dipol ausgebildeter StrahlerRadiator designed as a dipole

Patentanmeldung bekanntgemadit am 8. Mai 1952 Patenterteilung bekanntgemacht am 10. Dezember 1959Patent application announced May 8, 1952 Patent issued December 10, 1959

Die Erfindung beschäftigt sich mit als Dipol ausgebildeten Strahlern, insbesondere für aus mehreren Dipolen bestehende Antennen, wobei der Strahler durch im Spannungsknoten angreifende, mit seiner Oberfläche metallisch verbundene, zweckmäßig geerdete Träger gehalten ist, die zur Aufnahme der koaxialen Speiseleitung, deren Außenleiter mit dem Angriffspunkt verbunden ist, als Hohlkörper ausgebildet ist.The invention is concerned with radiators designed as a dipole, in particular for a plurality of Dipoles existing antennas, with the radiator acting in the voltage node with its Surface metallically connected, appropriately grounded carrier is held, which is used to accommodate the coaxial feed line, the outer conductor of which is connected to the point of application, designed as a hollow body is.

Soweit metallisch im Spannungsknoten gehalterte Dipolstrahler bekannt sind, erfolgt die Speisung einer aus solchen Dipolstrahlern aufgebauten Antenne über ein koaxiales Leitungssystem, welches innerhalb eines eine solche Antenne tragenden Gittermastes mittels besonderer Halterungen gestängeartig verlegt ist. Die zu den Dipolstrahlern führenden einzelnen Leitungen zweigen von diesem Leitungssystem ab und werden innerhalb des jeweiligen Dipolträgers bis zur Befestigungsstelle des mit dem Träger metallisch verbundenen Strahlers geführt. Während der Außenleiter mit dieser Befestigungsstelle verbunden ist, ist der Innenleiter durch je eine Hälfte des Strahlers bis zu dem den benachbarten Dipol bildenden Strahler weitergeführt und mit dem Anfang desselben verbunden. Diese Leitungsführung des Innenleiters erfordert im Innern der die einzelnen Dipole bildenden Strahler besondere Abstandshalter, damit der gewünschte Wellenwiderstand erhalten bleibt. Außerdem bringt es die Einspeisung der Sendeenergie an einem Ende eines jeden Dipols mit sich, daß umfangreiche Vorkehrungen zur Wellenwiderstandsanpassung getroffen werden müssen, um Reflexionen zu vermeiden.As far as metallic dipole radiators are known that are held in the voltage node, one is supplied An antenna constructed from such dipole radiators via a coaxial line system, which within a such an antenna-bearing lattice mast is laid rod-like by means of special brackets. The individual lines leading to the dipole radiators branch off from this line system and are metallic within the respective dipole carrier up to the point of attachment of the with the carrier connected radiator out. While the outer conductor is connected to this fastening point, is the inner conductor through one half of the radiator to the radiator forming the neighboring dipole continued and connected to the beginning of it. This routing of the inner conductor requires special spacers inside the radiators forming the individual dipoles, so that the desired one Characteristic impedance is retained. It also supplies the transmission energy one end of each dipole with it that extensive provisions for wave resistance adjustment must be taken to avoid reflections.

909 675/21909 675/21

Man erkennt, daß eine solche Speisung für aus derartigen Strahlern aufgebaute Antennen sehr aufwendig ist.It can be seen that such a supply for antennas constructed from such radiators is very expensive is.

Um aber die zwischen der Speiseleitung und der Antenne auftretende Fehlanpassung und die damit verbundenen Reflexionen zu vermeiden, ist es bekannt, einen Strahler über eine symmetrische Leitung zu speisen, wobei die Speisungspunkte in einem der erforderlichen Anpassung entsprechenden Abstand ίο auf beiden Seiten des Spannungsknotens angeordnet sind. Der wesentliche Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß es sich um einen isoliert befestigten Strahler handelt, der im Spannungsknoten nicht geerdet werden kann.
Es ist weiterhin bekannt, einen als Antennenturm ausgebildeten, einseitigen Strahler über eine koaxiale Leitung zu speisen, wobei der Fußpunkt der Antenne und der Außenleiter der Speiseleitung geerdet sind, während der Anschluß des Innenleiters der Speiseleitung in einem bestimmten Abstand vom geerdeten Fußpunkt der Antenne erfolgt.However, in order to avoid the mismatching occurring between the feed line and the antenna and the associated reflections, it is known to feed a radiator via a symmetrical line, the feed points being arranged at a distance ίο corresponding to the required adjustment on both sides of the voltage node . The main disadvantage of this arrangement is that it is an insulated mounted radiator that cannot be grounded in the voltage node.
It is also known to feed a single-sided radiator designed as an antenna tower via a coaxial line, the base of the antenna and the outer conductor of the feed line being grounded, while the connection of the inner conductor of the feed line takes place at a certain distance from the grounded base of the antenna.

Die diesen bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile werden jedoch bei Antennen aus einem oder mehreren symmetrischen Dipolstrahlern, die durch im Spannungsknoten angreifende, mit ihrer Oberfläche metallisch verbundene, zweckmäßig geerdete Träger gehalten werden, die zur Aufnahme der koaxialen Speiseleitung, deren Außenleiter mit dem Angriffspunkt des Trägers verbunden ist, als Hohlkörper ausgebildet sind, gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Anschlußpunkt des Innenleiters der Speiseleitung an einer durch ihren Wellenwiderstand bestimmten Stelle des Dipols liegt.The disadvantages inherent in these known arrangements are, however, in antennas from one or several symmetrical dipole radiators, which by attacking in the tension node, with their surface metallically connected, appropriately grounded carriers are held to accommodate the coaxial feed line, the outer conductor of which is connected to the point of application of the carrier, as a hollow body are formed, avoided according to the invention in that the connection point of the inner conductor of the feed line is at a point on the dipole determined by its wave resistance.

Zur Erläuterung der Erfindung soll nun als Ausführungsbeispiel eine horizontal polarisierte Rundstrahlantenne für einen UKW-Sender beschrieben werden, welche gemäß Fig. 1 aus einem Trägermast 1To explain the invention, a horizontally polarized omnidirectional antenna will now be used as an exemplary embodiment for a VHF transmitter are described, which according to FIG

λ
mit vier im Abstand von — übereinander angeordneten λ
with four at a distance from - arranged one above the other

quadratischen Strahlergebilden 2... 5 zur scharfen vertikalen Bündelung besteht. Jede aus metallischem Rohr hergestellte Seite (z. B. 6) des quadratischen Strahlergebildes, von denen eines (3) in Fig. 2 gezeigtsquare radiator formations 2 ... 5 for sharp vertical bundling. Each side made of metallic tube (e.g. 6) of the square Radiator structure, one of which (3) is shown in FIG

ist, bildet einen Dipol von 0,75 — Länge, der mittelsis, forms a dipole 0.75 - length, which means

eines im Spannungsknoten angreifenden Rohrstutzens 7 ohne Isolatoren am Mast befestigt ist. Die Verkürzung des Dipols auf 75% der Halbwellenbreite ist gewählt, um die Dipole als Breitbanddipole zum Einsatz zu bringen, also die Rundstrahlantenne für einen bestimmten Frequenzbereich, z. B. von 87,5 ... 100 MHz, betriebsfähig zu machen.a pipe socket 7 attacking in the tension node is attached to the mast without insulators. The shortening of the dipole is 75% of the half-wave width chosen to use the dipoles as broadband dipoles, i.e. the omnidirectional antenna for a certain frequency range, e.g. B. from 87.5 ... 100 MHz to make operational.

Soll die in Fig. 1 gezeigte Rundstrahlantenne nur für eine bestimmte Betriebsfrequenz ausgelegt werden, so kann die Speisung unter Benutzung der erfindungsgemäßen Anpassung bei einer an sich bekannten »Schmalbandspeisung« über koaxiale Leitungen erfolgen. Dies ist schematisch in der Fig. 3 zur Darstellung gebracht. 'Von der im Trägermast untergebrachten Hauptleitung HL zweigen an um — voneinander entfernten Punkten d.. .g je vier koaxiale Leitungen 25 ... 28, 29 ... 32, 33 ... 36 und 37 ... 40 ab, deren Anschlußenden (Außenleiter und Innenleiter) bei den einzelnen Strahlergebilden der vier Ebenen vertauscht mit der anpaßbaren Entfernung x' (s. Fig. 2) mit den einzelnen Dipolen verbunden sind. Die koaxialen Leitungen 25 ... 40 sind in den tragenden — langen Rohrstutzen (s. Fig. 2: 25 ... 28) unter-4 7°.If the omnidirectional antenna shown in FIG. 1 is to be designed only for a specific operating frequency, then the feed can take place using the adaptation according to the invention with a "narrow band feed" known per se via coaxial lines. This is shown schematically in FIG. 3. 'From the main line HL, which is housed in the support mast, branch off at points that are separated from one another d. . .g four coaxial lines 25 ... 28, 29 ... 32, 33 ... 36 and 37 ... 40, the connection ends (outer conductor and inner conductor) of the individual radiator structures of the four planes interchanged with the adjustable distance x ' (see Fig. 2) are connected to the individual dipoles. The coaxial lines 25 ... 40 are in the load-bearing - long pipe sockets (see Fig. 2: 25 ... 28) under -4 7 °.

gebracht. An den Verzweigungspunkten d... g können im Bedarfsfall Abgleichreaktanzen vorgesehen werden, die zur Kompensation etwa noch verbleibender Blindwiderstandskomponenten dienen und z. B. aus Leitungsstücken bestehen können. Die Speisehauptleitung HL ist erforderlichenfalls durch ein transformierendes Leitungsstück an die vom Sender kommende Speiseleitung angepaßt. Da die Speisung der einzelnen Dipole so erfolgt, daß die in ihnen fließenden Ströme die Seiten des quadratischen Strahlergebildes im gleichen Umlaufsinn durchfließen, ergibt sich auch hierbei für jedes Strahlergebilde das in Fig. 4 gezeigte Strahlungsdiagramm. Stellen die hier wiedergegebenen Teile 1 die einzelnen Dipole dar, so gibt das ausgezogene Kurvenstück 2 die Spannungsver- 8g teilung und die gestrichelte Kurve 3 die Stromverteilung auf den einzelnen Dipolen wieder. Die strichpunktierte Kurve 4 zeigt die Strahlungscharakteristik der einzelnen Dipole, während die ausgezogene geschlossene Kurve 5 die resultierende horizontale Strahlungscharakteristik des Strahlergebildes zeigt. Jedes der vier an dem Trägermast 1 der Fig. 1 angeordneten Strahlergebilde besitzt diese horizontale Strahlungscharakteristik,· durch die Gesamtheit der vier übereinander angeordneten Strahlergebilde wird eine scharfe vertikale Bündelung erzielt. Da die vierbrought. If necessary, adjustment reactances can be provided at the branch points d ... g , which serve to compensate for any remaining reactance components. B. can consist of line pieces. If necessary, the main feed line HL is adapted to the feed line coming from the transmitter by means of a transforming line section. Since the individual dipoles are fed in such a way that the currents flowing in them flow through the sides of the square radiator structure in the same direction of rotation, the radiation diagram shown in FIG. 4 also results for each radiator structure. If the parts 1 reproduced here represent the individual dipoles, the drawn-out curve piece 2 shows the voltage distribution and the dashed curve 3 shows the current distribution on the individual dipoles. The dash-dotted curve 4 shows the radiation characteristics of the individual dipoles, while the solid, closed curve 5 shows the resulting horizontal radiation characteristics of the radiator structure. Each of the four radiator structures arranged on the support mast 1 in FIG. 1 has this horizontal radiation characteristic. Through the totality of the four radiator structures arranged one above the other, a sharp vertical focus is achieved. There the four

Strahlergebilde im Abstand von ~ übereinander angeordnet werden, ergibt sich für das eigentliche Antennensystem in dem erwähnten Frequenzbereich eine Höhe von 4,5 m. Zweckmäßig ist es, die Entfernung des untersten Strahlergebildes von der Dachfläche ebenso groß zu halten.If radiator structures are arranged one above the other at a distance of ~ , the result for the actual antenna system in the frequency range mentioned is a height of 4.5 m.

Die zur Beseitigung des Eisansatzes bei den erfindungsgemäßen Dipolen dienende Vorrichtung kann gemäß den Fig. 5 bzw. 5 a gestaltet sein.The device used to remove ice accumulation in the dipoles according to the invention can be designed according to FIGS. 5 and 5 a.

Am Fuß des Mastes der Fig. 5 ist eine Heizvorrichtung H angeordnet; die durch sie erhitzte Luft wird gegebenenfalls durch ein Gebläse V gemäß den Pfeilen durch die rohrförmigen Halterungs- und Strahlerelemente getrieben. An den Verzweigungspunkten P können, wie in Fig. 5 a angedeutet, Leitbleche L angeordnet werden, die die gewünschte Verteilung der erhitzten Luft an diesen Stellen vornehmen. Zusätzlich oder an Stelle der Heizvorrichtung H können auch in einigen oder allen Halterungselementen besondere Heizvorrichtungen, z. B. h, vorgesehen werden.At the foot of the mast of Figure 5, a heating device H is arranged; the air heated by them is optionally driven by a fan V according to the arrows through the tubular holder and radiator elements. At the branch points P, as indicated in FIG. 5 a, guide plates L can be arranged, which carry out the desired distribution of the heated air at these points. In addition to or instead of the heating device H , special heating devices, e.g. B. h, are provided.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Radiator designed as a dipole, especially for antennas consisting of several dipoles, whereby the radiator by acting in the voltage node, with its surface metallic connected, appropriately grounded carrier is held, which for receiving the coaxial feed line,

whose outer conductor is connected to the point of application of the carrier, designed as a hollow body are, characterized in that the connection point of the inner conductor of the feed line to a location of the dipole determined by its wave resistance.

2. Omnidirectional antenna consisting of several dipoles according to claim i, characterized in that that the radiator is designed as a hollow body.

3. Omnidirectional antenna consisting of several dipoles according to claim 1 or 2, characterized characterized in that in all or in part of the tubular, designed as a hollow body Elements of the omnidirectional antenna heat sources are attached, through which the in the tubular Elements existing air is heated with flow through all or part of the elements.

4. Omnidirectional antenna consisting of several dipoles according to claim 3, characterized in that that the heat sources are attached in the support mast at the foot of the same.

5. Omnidirectional antenna consisting of several dipoles according to claim 4, characterized in that that within the tubular elements means (baffles or the like) - preferably on Branch points of the tubular elements - are provided that a desired distribution of the heated air over the antenna elements to be heated guarantee.

6. Omnidirectional antenna consisting of several dipoles according to claim 3, characterized in that that the heating sources additionally or instead of the heating sources according to claim 4 in some or all of the support members are attached.

7. Omnidirectional antenna consisting of several dipoles according to claim 3, characterized in that that facilities, e.g. B. blower, are provided, which the flow of heated air forcibly bring about.

Considered publications:

German Patent Nos. 704 970, 570 167;

French Patent No. 939004;

Federal's FM Square Loop Antennas, 1948, prospectus of the Federal Telephone and Radio Corporation;

Terman, "Radio Engineers Handbook * ?, 1943, Pp. 845 and 850;

"The Radio Amateur's Handbook, 1943, p. 190.

1 sheet of drawings