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Publication number: DEC0011821MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 15. September 1955 Bekanntgemacht am 25. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtantenne mit Metallscheiben.

Es sind bereits Richtantennen vorgeschlagen worden, die aus gelochten Platten, bestehen. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf Antennen, die aus Netzen von Metallschieiben bestehen. Obwohl die Theorie derartiger Antennen mit derjenigen der Antenne aus Lochscheiben verwandt ist, ergeben sich andere Ausführungsformen und praktische Resultate. Theorie und Experiment zeigen, daß eine Welle, die parallel zu einem regelmäßigen. Netzwerk derartiger Scheiben fortschreitet und, deren magnetischeis Feld normal zur Scheibenebene verläuft, derart in dem Raum strahlt, daß eine Hauptstrahlungsrichtung vorhanden ist, die sich in, einer normal zu der Ebene des Netzwerkes und. parallel zur Fortpflanzungsrichtung der erregenden: Welle verlaufenden Ebene befindet. Nach, dem Reiziprozitätsprinzip ergibt eine in der Hauptstrahlungsrichtung auf das Scheibenneitz einfallende Welle eine gebeugte Welle, die parallel zu der Netzebene in umgekehrter Richtung wie die erwähnte Erregungswelle fortschreitet.

Ziel der Erfindung is/t die Schaffung einer Richtantenne, die aus mindestens einer Metallplatte und einem oder mehreren: Netzen, einander ähnlicher Scheiben besteht, die sich in der Ebene befinden, die parallel zu den Platten verläuft, wobei alle

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Scheiben sich auf derselben Seite der Platten befinden und die Scheibenmitten ein regelmäßiges

.·-..■■ .Maschennetz bilden.. Die Scheiben sind in ihrer Mitte jeweils durch senkrecht zu den, erwähnten

; 5 Ebenen stehende Metallstifte gehalten. Erfindungsgemäß wird eine solche Antenne von der Kante zwischen, der oder den massivein. Platten und. einem oder mehreren, Scheibennetzen hier angeregt, oder umgekehrt wird an dieser Stelle eine einfallende

ίο Welle aufgefangen, die unter einem geneigten Winkel auf die Antenne einfällt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben, sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispieleni an. Hand der Zeichnung. Hierin zeigt.

Fig. ι im Schrägbild, die. schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen Scheibennetzes,
. Fig. 2 ebenfalls im Schrägbild eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 und; 4 in, Seitenansicht und Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform der;; Erfindung, Fig. 5 und 6 in Seitenansicht und. Draufsicht eine vor allem für Meterwellen, geeignete Ausführungsform der Erfindung und . . .
Fig. 7 im Schrägbild eine erfindungsgemäße Fernsehantenne.

In allen Figuren bezeichnen, gleiche Bezugszeichen entsprechende Elemente.

In Fig. ι trägt die massive Platte 1 kreisförmige Scheiben 2, die in einer zur Platte parallelen Ebene angeordnet sind, mittels, der Metallstifte 3. Diese Scheiben bilden ein. Netz, wobei ihre Mittelpunkte die Ecke eines regelmäßigen Gitters darstellen; Eine Welle breitet sich in Richtung T₀ parallel zur Platte ι horizontal ,^äus,, wobei ihre magnetische Feldrichtung H₀ normal zu dieser Ebene steht. Diese Welle hat eine Hauptstrahlungsrichtung OD, die in der Ebene NOT läuft, welche durch die Normale ON auf die Platte 1 und die zur Richtung T₀ parallele Gerade OT aufgespannt wird. Die ausgestrahlte Welle ist normal zu der letzteren Ebene polarisiert; umgekehrt ergibt eine normal zur Einfallsebene NOT polarisierte Welle, die längs der Richtung DO einfällt, eine gebeugte Wedle, die sich parallel zur Scheibenebene fortpflanzt. Für eine geeignete Wellenlänge befindet sich die in der Netzebene fortschreitende Welle auf der Höhe jeder Scheibe in Phase mit der einfallenden Welle. Der Einfallswinkel ψ, den die Vorzugs richtung OD mit der.Normalen ON bildet, ist gegeben durch

sm ψ = η

Hierbei ist X die Wellenlänge im freien Raum, X₁ die Wellenlänge der zwischen den Scheiben fortschreitenden Welle,"2 p der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Scheiben und η eine ganze

Zahl, \ . .. ' '

Im allgemeinen will man ein Feldstärkediagramm mit einer einzigen Hauptkeule ausstrahlen. Dies ergibt sich, bei Erfüllung der Bedingung

η=' ι und

Da, X₁ stets in der Nähe von X liegt, ist eine für eine größere Anzahl von Scheibennetzen brauchbare Näherungs formel für den Winkel

sm ψ

I,I ,

woraus folgt o,4.X<C.2p<iX.

In, Fig. 2 wird der Strahler, _; der durch die Metallplatte 1 und die von den Stiften'"3 "getragenen Metallscheiben 2 gebildet wird, mittels eines Dipols 4 erregt, der sich am Ende einer Koaxialleitung 5 befindet und. im. Brennpunkt eines parabolischen Zylinders 6 sitzt, der von zwei Metallplatten, senkrecht, zur Zylinderachse begrenzt wird. Da die Stifte 3 senkrecht: zum elektrischen Feld der Anregungswelle verlaufen, stören sie die Strahlung nicht.

Man kann die Energiedichte in, der Netzebene ändern, indem man den Scheibendurchmesser zuöder, abnehmen läßt. Will· man eine Energieverteilung erhalten!, die symmetrisch zu der Mittelsenkrechten, .ist, die parallel zur Schmalseite der Platte, ι verläuft, wobei die Feldstärke am nicht angeregten Ende der Platte verschwinden oder sehr gering sein soll, so, kann, man den. Scheibendürchmesser von der Anregüngsseite aus regelmäßig' zunehmen, lassen, wobei das entsprechende Gesetz experimentell aus dem Strahlungsdiagramm entnommen wird.

Fig. 3 Und 4 zeigen eine V-Antenne, die aus zwei massiven Platten. 1 und 1' besteht, welche einen Winkel π — 2 ψ bilden und die Scheiben 2 tragen.

Die Erregung 7 geschieht in der Symmetrieebene der;Anordnung. Sie kann beispielsweise mit Hilfe eines Homes vorgenommen werden, das an diesem Ende zwei parallel epipedische Hohlleiterelemente trägt, welche parallel zu den Platten gerichtet sind;. Das Strahlungsdiagramm ist bei' L dargestellt. In, dem dargestellten Beispiel sind die Scheibendurchmesser konstant.

Fig. 5 und; 6 zeigen eine Antenne ähnlich Fig. 2, die jedoch, aus zwei parallelen Scheibennetzen, besteht. Diese Antenne wird durch, ein Gerüst 8 gehalten und ist so angeordnet, daß die Hauptstrahiungsrichtung D horizontal ist. Die Erregung geschieht von 7 aus, beispielsweise mit Hilfe eines Hohlleiters mit geeigneten, strahlenden. Schlitzen. Nach einer Abänderung, die besonders für Meterwellen, empfehlenswert ist, können die Scheiben durch Gitter ersetzt werden, deren Maschenweite klein gegen die Wellenlänge ist.

Fig. 7 zeigt eine Fernsehantenne, die auf einem Pfeiler 8 angebracht: ist. Sie besteht aus mehreren V-Antennen, nach Fig. 3 und; 4, die in der Mitte 7 angeregt werden, wobei die Strahlungsrichtungen D₁, D₂ usw. horizontal sind.

Bei allen Antennen, nimmt die Bündelung proportional zu der Länge in der Ausbreitungsrichtung der zu dem Scheibennetz parallelen Welle zu. Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Antenne ergibt eine starke Bündelung in, der Horizontalebene und eine geringe Bündelung in der Vertikalebene. Die Antenne, nach-Fig.'5 und 6 ist praktisch eine Rund-

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Strahlantenne. Mit Antennen großer Längen, die besonders leicht zu bauen sind, da sie nur ebene Elemente enthalten, kann man Sender mit außerordentlich starker Bündelung aufbauen, die beispielsweise für die Radioastronomie verwendbar sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Richtantenne für'die Sendung oder ' den Empfang elektromagnetischer Wellen, gekennzeichnet durch mindestens eine Metallplatte (ι) und ein oder mehrere Netze von einander ähnlichen Metallscheiben (2), die auf derselben Seite der Metallplatten in zu diesen parallelen Ebenen liegen, wobei jede Scheibe von einem dünnen Metallstift (3) gehalten wird, der durch ihren Mittelpunkt geht und senkrecht zu den erwähnten Ebenen steht, während die Scheibenmitten ein regelmäßiges Maschennetz bilden, ferner durch eine Vorrichtung (7) zur Erregung der Antenne oder zur Abführung der aufgenommenen Energie an der Kante zwischen der oder den massiven Platten und einem oder ■ mehreren Maschennetzen.

2. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mitten zweier benachbarter Scheiben zwischen 0,4 I und λ liegt, wobei λ die Wellenlänge im freien Raum ist.

3. Richtantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben kreisförmig sind und gleichen Durchmesser haben.

4. Richtantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben kreisförmig sind und daß der Scheibendurchmesser mit dem Abstand von der Erregungszone wächst.

5. Richtantenne nach Anspruch 1, insbesondere für Meterwellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibennetze aus Metallgittern bestehen, deren Maschenweite klein gegen die Wellenlänge ist.

6. Richtantenne, bestehend aus zwei Teil-' antennen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilantennen in symmetrischer V-Form angeordnet sind und daß Mittel vorgesehen sind, die die beiden Teilantennen vom Scheitel des V her zwischen der oder den Metallplatten und dem oder den Scheibennetzen anregen (Fig. 4).

7. Richtantenne aus mehreren Antennen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieebenen der V-förmigen Antennen in dieselbe Horizontalebene fallen und die gesamte Antenne einen doppelten Pyramidenstumpf bildet, wobei die Hauptstrahlungs- richtung jeder V-förmigen Antenne in die Horizontalebene fällt und die Winkel zwischen den einzelnen Hauptstrahlungsrichtungen konstant sind, so daß sich im wesentlichen eine Rundstrahlcharakteristik ergibt, und daß Mittel zur Anregung der Teilantennen von ihrer Kante her vorgesehen sind (Fig. 7).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen