DEP0035339DA

DEP0035339DA - Tuned antenna for sending or receiving electromagnetic waves

Info

Publication number: DEP0035339DA
Authority: DE
Inventors: Edward Cecil London Cork
Original assignee: Electric & Musical Industries Ltd., Hayes
Publication date: 1951-04-12

Description

PATENTANWALT Dipl.-Jng. Wilhelm BISCHOFFPATENT Attorney Dipl.-Jng. Wilhelm BISCHOFF

Hannover, Brit. Zone, Deutschland (20a) ALIGSE UEBER LEHRTE, J&BTL 2Q_a I (Bffil) f 3Tf, Ifi 4 β Hanover, Brit. Zone, Germany (20a) ALIGSE UEBER LEHRTE, J & BTL 2Q _a I (Bffil) f 3Tf , Ifi 4 β

POSTSCHECK-KONTO HANNOVER 94592 ei^ZH ^Kt-KillU (.· X X J , O POST CHECK ACCOUNT HANNOVER 94592 ei ^ ZH ^ Kt-KillU (. XX J, O

MERKUR-BANK HANNOVER 10758 MERKUR-BANK HANNOVER 10758

EI£CTiüC & MUSICAL HittJSaRXES UUlW in HAYES EI £ CTiüC & MUSICAL HittJSaRXES UUlW in HAYES

Middlesex, England«Middlesex, England "

"Abfestiaaate Antenne zum Senden oder Liapfan_i en eleUtromag·"Abfestiaaate antenna for transmitting or Liapfan _i en eleUtromag ·

netischer Wellen".netic waves ".

Di® Erfindung betrifft eine abgestimmte Antenne zum Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen in eine.,; weiten Frequenzbereich.The invention relates to a tuned antenna for transmitting or receiving electromagnetic waves in a.,; wide frequency range.

Fuer mache Zwecke_f besonders sum Jernsehen₈ itt es erforderlichy eine Antenne zu verwenden, welche faehig ist, elektromagnetische Wtllen zu senden oder empfangen, fieren Irequenzepektruui sich ueber einen großen Bereich erstreckt. Wenn abgestimmte Antennen fuer solche Zwecke verwendet v/erden, ist es erfOrdorlich₇ sie so auszubilden, daß sie eine verhaeltniemaeßig gerinne Abstimmsehaerfe · besitzen. ic.t daher beispielsweise bei Iipol-Antennen zu diesem Zweck ueblich, den Purchmeeirer dec Antennenleitere bezw. der Antennenleiter durch Anwendung rohrfoc rmiger anstatt einzelner massiver Traehte zu erhoehen.For purposes do _f especially sum Jernsehen ₈ itt it erf orderlichy an antenna to be used, which is capable of electromagnetic Wtllen to send or receive Irequenzepektruui veer extends over a large area. When tuned antennas used for such purposes v / ground, it is erf Ordorlich ₇ to form them so that they have a flume verhaeltniemaeßig Abstimmsehaerfe ·. It is therefore customary for Iipol antennas, for example, for this purpose to use the purchaser dec antenna conductors respectively. to raise the antenna conductor by using tubular instead of single massive strands.

lurch %koeJnjn|^ f^f^J^^^iljaJ^{sserE öer} in dieserlurch% koeJnjn | ^ f ^ f ^ J ^^ ^ilja J ^{sserE öer} in this

Weis® vorTi cIer Antenne ver^j^grj^jjnd die Kapazitaet der Antenne erhoeht, sodaß 44^«»«ete«ⁱe4fe4--*4e*Ä*elieWeis® vorTi cIer Antenne ver ^ j ^ grj ^ jjnd the capacity of the antenna increases, so that 44 ^ «» «ete« ⁱ e4fe4 - * 4e * Ä * elie

und dadurch die Abstimiaechaerfe c<. r Antenne verringert wird, *enn jedoch, versucht wird/die. Abstimmschaerfe der Antenne auf diese Weiß© durch weitere Erhoehung ihres Turchmaesers bedeutend herabzusetzen, Viird es notwendig sein_g die Laenge der Antenne zu verringern, um öle gewuenschte Keeonanz zu erhalten« Infolge dieeer Verkuerzung wird der strahlungswideretand der Antenne verringert· !•lese Verringerung bewirkt eine Iieigung. zur Lrhoehung der Abetimmscaaerfe der Antenne. Eo wurde beispielsweise verlangt $ einen !■Ipol herzustellen, der geeignet ist* V-ellen mit angenaeh^rt · leichem Wirkungsgrad in einem eich vonand thereby the voting power c <. The antenna is reduced if, however, an attempt is made. Significantly reduce Abstimmschaerfe the antenna to this White © by further increasing their Turchmaesers, Viird it read reduction _g be necessary, the length of the antenna to reduce to oils DESIRED Keeonanz dieeer obtain "Due shortening reduces the strahlungswideretand the antenna ·! • causes Affection. to the height of the tuning cafe of the antenna. For example, it was required to produce an Ipol that is suitable for cells with an approximate level of efficiency in a range of

50 bis 70 MEz ·· bio 70 xt&cjuT ^J erstreckenden Frequenzbereich zu senden. Beim Versuch einen so großen Sendebereich zu erhalten, wurde ein Purchmeεεer des Antennenlei tere in der Groeßenordnung von 56 cm verwendet: es wurde 3 eben gefunden, daß die Laenge des Ilpols so verringert werden mußte, daß der Strahlungswiderstand des ripols von normalem Wert von ungefaehr 70 Ohm auf den sehr gering en Wert von 18 Diim herabgesetzt wurde, und es konnte ferner nur ein Sendebereich von etwa 5 UEz oder &fo der mittleren Frequenz erreicht werden. Tie Verringerung des Strahlung swiderstandes macht es daher unmoeglich, den gewuenschten großen Sendebereich zu erhalten« Tie Erfindung bezweckte* eine verbesserte Antenne zu schaffen, bei welcher die obengenannten Schwierigkeiten behoben 50 to 70 MEz ·· bio 70 xt & cjuT ^ J extending frequency range to send. When trying to obtain such a large transmission range, a Purchme was ε εer of Antennenlei tere in the order of 56 cm used: it has just been found 3, that the length of Ilpols had to be reduced so that the radiation resistance of the ripols of normal value of about 70 ohms was reduced to the very low value of 18 Diim, and furthermore only a transmission range of about 5 UEz or & fo the middle frequency could be achieved. Tie reducing the radiation swiderstandes therefore makes it impossible for the desired large transmission range to obtain "Tie invention aimed * to provide an improved antenna in which solved the above-mentioned difficulties

sind. unlLtt J%n4tÜdU> are. unlLtt J% n4tÜdU>

-£Ae> Erfindungt ^ei^4^4^»iM» abgestimmte An tenne- £ Ae> Invented ^ ei ^ 4 ^ 4 ^ "iM" tuned antenna

gasiggaseous

«4-f~einem Antennenleiter mit großen Qu* rausiaaßen '(tywi. "4 -f ~ an antenna conductor with a large square " (tywi.

Abstaenden ueber seine· Laenge verteilten Serienkapazi= taeten, wobei die Laenge der genannten A.ntenne dnd die Vierte der genannten Kapazitaeten so bemessen sind, daß die genannte Antenne instande ist, im wesentlichen gleich« maeßig Bellen in einem Frequenzbereich zu senden oder zu empfangen, der der mittleren Frequenz₉ auf welche die Antenne abgestimmt ist, wesentlich ■•■ I ueberschreitet. Ter hier angewandte Ausdruck "im wesent» liehen gleichmseßig" bedeutet, daß Veraenderunren-An dem ^,i^rfJ.nganC'BAtag^ftyg der genannten AntenneSerial capacities distributed over its length, with the length of the named antenna and the fourth of the named capacities being dimensioned in such a way that the named antenna is able to send or receive barks essentially equally in a frequency range, of the center frequency to which the antenna ₉ is tuned by proceeds substantially ■ • ■ I. Ter here used term "materiality" borrowed gleichmseßig "means that Veraenderunren-On the ^ i ^ RFJ .nganC 'B ^ Atag ftyg said antenna

dei Frequenzb c r e i chy- * the frequency range chy- *

, ,daß die Antenne H durch eine« , that the antenna H through a «

jtgespeist werden kann, ohne daß sie S^e⁷ groeßere Amplitudenrei lexionen als IOf₃. innerhalb des genannten Bereichs aufweist. can be jtgespeist without being lexionen S ^ e ⁷ Amplitudenrei bigger than IOF. ₃ has within the stated range .

Ferner ist mit einem Antenne^tIeiteriuit großen Querausmaßen ein Antennenleiter mit solchen Querausmaßen gemeint, daß ein daraus erbauter Iialbwellend^jpoleine wesentlich (d.h. 10$ oder mehr) geringere c- Further, an antenna conductor with such a cross-dimensions is provided with an antenna ^t Ieiteriuit large cross dimensions meant that a purpose-built therefrom Iialbwellend ^ jpoleine substantially (ie, $ 10 or more) lower c-

laengelength

Laenge haet te als die halbe Freiraugiwe Ilen- Duration haet te than half Freiraugiwe Ilen-

UmXSäiLFT engthj. der Resonanzfrequenz. UmXSäiLF T engthj. the resonance frequency.

Es wird im weiteren klar sein, daß der Antennenleiter keinen kontinuierlichen Umfang zu haben braucht ·, sondern aus einer Ans hl selbstaendiger, getrennter Leiter zusammengesetzt sein kann» In diesem Fall sind die Querausmaße des Antenneleiters die Querausmaße des von den genannten selbstaendigen Leitern, eing.eschlos&senen Raumes.It will be clear further on that the antenna conductor need not have a continuous circumference, but rather can be composed of a series of independent, separate conductors. In this case the transverse dimensions are of the antenna conductor the transverse dimensions of the space enclosed by the named independent conductors.

ftr einem Antenneleiter von wirklich großen AusmaSeTV»»© daß ihr φ tnicht groeßer als 500 Ohm ist» ■t - For an antenna conductor of really large dimensions »» © that your φ t is not greater than 500 ohms » ■ t -

wobei die Laenge der genannten Antenne und die VVex^e^cfer genannten Kapazitaeten derart sind_f daß-TTleg-enannte Antenne instande ist, fellen in^eirnem Frequenz bereich zu senden oder zu empfang@»f^cr 8^ der mittleren Frequenz, auf welche d^J&--^tenne abgestimmt itt, wesentlich ueberj-wherein the length of said antenna and the Vvex ^ e ^ CFER capacities above such are _f that-TTleg-enannte antenna is instande, skins in ^ eirnem frequency domain to send or receive @ »f ^ cr 8 ^ the center frequency, on which d ^ J & - ^ tenne matched, substantially overj-

^AGr^m4^i^»&rius^ der Erfindung -ie-t—i'^N ^ AGr ^ m4 ^ i ^ »& rius ^ of the invention -ie-t - i ' ^N

Iii il!¹ 'i¹ ΓΙ'ιιι ''i ι ιιιnr ■ieeri^e vtJ. LeiltefiT LSerienkapazltaeten^. deron-Ahist a enifa»— kleiner als 1/4 der wirksamen Wellenlaenge, und vorzugsweise in der Oroeßenordnung vocoder kleiner als 1/12 der wirksamen Wellenlaenge ■^^AY^w^^ir=^er~-i^^^ 4@3^-g#—*»Iii il! ¹ ' i ¹ ΓΙ'ιιι''i ι ιιιnr ■ ieeri ^ e vtJ. LeiltefiT Lserial Capacities ^. deron -Ahist a en ifa »- less than 1/4 of the effective wavelength, and preferably in the order of magnitude voc or less than 1/12 of the effective wavelength ■ ^^ AY ^ w ^^ ir = ^ er ~ -i ^^^ 4 @ 3 ^ -g # - * »

derart sind, daß die genannte Antenne IsisjtajadÄ-^rst^iB wesentlichen gleichmaeßigWgJJUir-isrel^em Frequenzbereich zu senden oderzu-einp^angen, der Qfi der mittleren Frequenz _t auf dJju-dre'Ant enne eingestellt ist _y im wesentlichen ueberhxei-te^U are such that the said antenna IsisjtajadÄ- ^ rst ^ iB to send or receive substantially evenlyWgJJUir -isrel ^ em frequency range, the Qfi of the middle frequency _{t is set} to dJju-dre ' _{antenna y} substantially overhxei-te ^ U

Die Laenge der Antenne kann ianraig"The length of the antenna can vary "

;:efaehr gleich;: pretty much the same

eirien^£5wuenschten Strahlungswiderstazid aufweist und durch geeignete Wahl der erwaehnten Kapazitaeten die gewuenschte Resonanz erhalten werden sjknn. Mittels der erfindungsgemaeßen Antenne ist es moeglich, einen großen Sendebereich zu erhalten, ohne eine Antenne mit ueb rmaeßig großen Querausmaßen verwenden zu mueseen. Ferner wurde gefunden, daß eine Erhoehung der Eichtwirkung der Antenne gegenueber einem normalena desired radiation resistance and through a suitable choice of The mentioned capacities will get the desired response. By means of the antenna according to the invention is it is possible to obtain a large coverage area without using an antenna with excessively large transverse dimensions to mousse. It was also found that an increase in the calibration effect of the antenna compared to a normal

Dipol erhalten wird. Ks ist Iaekannt₉ daß durch ifergoeßerung der- Iaenge einer Antenne der Strahlungswiderstand ebenfalls erhoeht wird, und es wird daher in mSchen Fael-Ien geschaetzt Werden₉ daß die erfinöungsgemaeße .Antenne mit groeßerer als Balbwellenlaen^e ausfuehrbar ist. -£4e—-•rh c « Dipole is obtained . It is known ₉ that the radiation resistance is also increased by increasing the length of an antenna , and it is therefore estimated in some cases ₉ that the antenna according to the invention can be implemented with a wave length greater than that of the bellows. - £ 4e—- • rh c «

Ile erfindun^sgemaeße /Antenne kann aus roehrenartigen Leitern von großen Durchmesstrn bestehen, falls es aber wünschenswert ist, die WindwirhAng zu verringern® kann die * Antenne aus mehreren Leitern von geringem Iurchmesser bestehen, die so angeordnet Sind₈ daßbbezueglich der Wirkung die erwaehnte große Flaeche vorhanden ist* Die Eopazitaeten koennen dadurch gebildet sein, daß die genannten rohrfoermigen Leiter mit großem Turchiaesser oder die genannten Leiter von geringem Iurchmesser in Abschnitten !hergestellt, und die benachbarten Enden derselben ueberläppt und gegeneinander isoliert sind. Ile erfindun ^ sgemaeße / antenna may consist of large Durchmesstrn from roehrenartigen ladders, if it is desirable, however, can verringern® the WindwirhAng the * antenna conductors consist of a plurality of small Iurchmesser, which are arranged to ₈ daßbbezueglich the action of the mentioned large area exists * The Eopazitaeten can be formed by the fact that the said tubular conductors with a large diameter or the said conductors of small diameter are made in sections, and the adjacent ends of the same are overlapped and insulated from one another.

Auf der /Jeichnunr ist ein Ausfuehrunrsbeispiel der Antenne dargestellteAn exemplary embodiment of the antenna is shown on the / Jeichnunr

Fig»1 zeigt die -Antenne in Seitenansicht, Fig.2 zeigt in groeöerem Masstab einen Schnitt nach Linie 2-2 der fij>l. Fig. 1 shows the antenna in side view, Fig. 2 shows on a larger scale a section along line 2-2 of FIG. 1.

tie ripο!-Antenne besteht aus zwei Teilen I_fS₉ wobei Jeder Teil durch eine Zuleitung 3 gespeist wird ^ ei-- - tie rip ο! -Antenna consists of two parts I _f S ₉ where each part is fed by a feed line 3 ^ ei-- -

44»ä4*TOte®»»*»^ Ier Teil 1 44 »ä4 * TOte®» »*» ^ Ier Part 1

ist in drei Abschnitte 4,5,6 und der Teil 2 in entsprechender Weise in drei Abschnitt® 7_tQ9 unterteilt, wobei je» der Abschnitt mehrere Leiter aufweist, welche zueinander parallel, und, wie aus Fig.2 ersichtlich ist, l- einem Kreiß angeordnet sind, wobei die Leiter eines Abschnittes mit denjenigen des benachbarten Abschnittes ausgerichtet sind. Tie Anordnung- bildet auf diese leise in ihrer Wirkung einen zylindrischen oder rohrfoermigen Leiter mit großer Flaeche_e Die einzelnen Leiter in den genannten Abschnitten sind durch leitende Ringe 10-21 gestuetzt, an denen die Leiter in irgend einer Weise befestigt sind. Ler Teil 1 der Antenne ißt, abgesehen von den Verbindungen is divided into three sections 4, 5, 6 and part 2 correspondingly _{into three sections 7 t} Q9, each section having several conductors which are parallel to one another and, as can be seen from FIG . arranged in a circle with the conductors of one section aligned with those of the adjacent section. Tie arrangement- forms in this quietly in effect a cylindrical or rohrfoermigen conductor having a large area _e, the individual conductors in said sections are supported by conductive rings 10-21, in which the conductors are secured in any way. Part 1 of the antenna eats apart from the connections

der Speiseleitung 3 durch isolierte, mit den Tragringen 15,16 verbundene Stuetzen 22 vom Teil 2 isoliert. Jeder Antennenabschnitt enthaelt sechs Leiter a und sechs Leiter b, wobei die Lnden der Leiter a eines Abschnittes in die Enden der Leiter a des benachbarten Abschnittes eingefuehrt und diese. Enden voneinander isoliert sind, sodaß durch die ueberläppten Flaechen Kapazitaeten gebildet werden. Auf diese Yveise ist jeder Teil der Antenne mit in Abstaenden ueber seine Laenge verteilten Kapazitaeten versehen, Tie Leiter te__s welche zwischen den Leitern a eines Abschnittes an»;eordnet sind, sind von den Zwischenleitern b in dem benachbarten Abschnitt dadurch getrennt, daß die Enden dieser Zwischenleiter, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sich im Abstand voneinander befinden. Ile Leiter sind jedoch durch die leitenden Ringe 10-21 ■■■Iapazitaeteir galvanisch miteinander vcr bunden. the feed line 3 is isolated from the part 2 by insulated supports 22 connected to the support rings 15, 16. Each antenna section contains six conductors a and six conductors b, the ends of the conductors a of one section being introduced into the ends of the conductors a of the adjacent section and these. Ends are isolated from each other, so that capacities are formed by the overlapped areas. In this Yveise each part of the antenna is provided with distributed at intervals over its length capacity Tie conductor _s te_ which between the conductors a of a portion of ", are eordnet, b are thereby separated in the adjacent portion of the intermediate conductors in that the ends this intermediate conductor, as can be seen from the drawing, are at a distance from one another. However, all conductors are galvanically connected to one another by the conductive rings 10-21.

Allgemein sollten soviel Kapazitaeten als moeglich ueber die Laenre der Antenne vergilt sein, praktisch wurde Jedoch gefunden, daß die Anordnung von vier Kapazitaeten, wenn man die Kapazitaeten zwischen zwei Abschnitten als eine einzige Kapazitaet auffaßt, genuegt, wobei die Kapazitaeten in Abstaenden gleich einem zwoelftel einer v/ellenlaenge angeordnet sind« line solche Antenne war zum Betrieb mit einer Mittelfrequenz von 58 MHz ¹ ' bestimmt, wobei die Gesamtlaenge des Antennenleiters gleich einer halben Wellenlaenge bei. dieser Mit tel frequenz be zw. 2,59 m war. Bei dieser Ausbildung C·die Anordnung von vier Kapazitaeten von je fi 130 22ic ro-micro farad ggnnfgCMid gefunden, um eine flache Resonanzkurve ueber ein Frequenzspektrum von 50 bis 65 MHz zu erhalten. Tie Leiter jedes Abschnittes der Antenne waren in gleichen Abstaenden auf einem Kreis von 15,24 cm Purchmesser (G" IH irällitJLüi) angeordnet· Der aeußere rurchmesser des Leiters a injden Abschnitten 6 und 7 war 22,2 mm ¹ in den Abschnitten 5+. und 8 dagegen 12,7 mm - un^^^^d^n^Abs^hni11en 4 und 9 war er 6,35 mm 4-4'. ■ⁱ i- ■ der Antenne war etwa 240 Ohm und der Strahlungs· widerstand unrefaehr 72 Ohm. In general, as many capacities as possible should be paid over the length of the antenna, but in practice it has been found that the arrangement of four capacities, if one understands the capacities between two sections as a single capacitance, is sufficient, with the capacities at intervals equal to one twelfth of one v / ellenlaenge are arranged «line such antenna was ^{intended for operation with a medium frequency of 58 MHz 1} ', whereby the total length of the antenna conductor is equal to half a wavelength at. this mean frequency was respectively 2.59 m. In this training C · the arrangement of four capacities of fi 130 22ic ro-micro farad ggnnfgCMid found in order to obtain a flat resonance curve over a frequency spectrum from 50 to 65 MHz. The conductors of each section of the antenna were evenly spaced on a 15.24 cm circle. The outer diameter of the conductor in sections 6 and 7 was 22.2 mm ¹ in sections 5+. and 8 on the other hand 12.7 mm - and ^^^^ d ^ n ^ sections 4 and 9 it was 6.35 mm 4 -4 '. ■ ⁱ i- ■ the antenna was about 240 ohms and the radiation resistance less than 72 ohms.

Ile auf der Zeichnung dargestellte Ausfuehrun£sf orm ist geeignet® den Wind druck herabzueetzen^.-^ratHS-t je^ch, falls gewuenscht,"jeder der Abschnitte 4-9^Keine»_/einzigen rohr® fpermigen Leiter mit großem Purchmesser ^-4i.ay, -^we-bei—dte pnden -d^eser-^ei^w zwecks Bildung der genannten KapazitaefVueberlappt sind. Ferner, waehrend bei dem gezeichneten Beispiel die Antenne als zylindrischer Pipol ausgebildet ist, IaeSt sich die Erfindung auch auf andere Antennenformen anwenden, beispielsweise auf Teeppelkegel- ' oder Lliipsoid-Antennen.. Im Falle dieser beiden Arten koennen die Antennen aus entsprechend geformten Leitern aufgebaut sein, um der Antenne die gewuenschte Gestalt zu verleihen, wobei die Leiter in Abschnitten angeordnet sind, deren Enden zur Bildung der Kapazitaeten ueberläppt sind.Ile execution form shown on the drawing is suitable for lowering the wind pressure ^ .- ^ ratHS -t each ^ ch if desired, "each of the sections 4-9 ^K a" _/ single tubular, shaped ladder with a large purchase ^ -4i.ay, - ^ we-bei-dte pnden -d ^ eser- ^ ei ^ w are overlapped for the purpose of forming the capacities mentioned apply other forms of antennas, for example to Teeppelkegel- 'or Lliipsoid antennas .. in the case of these two types of the antennas correspondingly shaped conductors may be constructed to impart the desired shape to the antenna, the conductors are arranged in sections, the ends of the Formation of the capacities are overlapped.

Claims

Claims «.

1.) Matched antenna for sending or receiving electromagnetic waves, characterized in that it has an antenna conductor which has large transverse dimensions and is provided with serial capacities distributed over its length at intervals, the length of the antenna mentioned and the values of the rapacities mentioned so are dimensioned so that said antenna is able to send or receive waves substantially uniformly in a frequency range which substantially exceeds 8 * the mean frequency to which the antenna is tuned

2.) antenna nack ^^ entajis claim 1, characterized in that your £ e- not greater than 500 ohms is.

3.) Antenna according to claim 1, characterized in that the distances between the capacities are smaller than 1/4 of the effective VV e llenlae ng eji and preferably in the order of 1/12 or less of the effective foe 1 lerilaenge.

ρ 55 333 Vllla / 2la ⁴ D ELECTHI C & MUSICAL HB! LTD.

4 ·) Antenna according to patent claim 1, 2 or 3? characterized in that the length of the antenna corresponds approximately to half the wavelength or more of the center frequency d @ 0 ireferenzbereicha «

5 ) Antenna according to patent claim 1, 2 , 3 or 4 » characterized in that the capacitance bags are formed in that the antenna conductor is made in sections and the lines of the sections overlap and are insulated from one another.

6) An antenna according to any of the preceding patent oppositions, characterized ^ cfeennzeiehnet that the antenna comprises a plurality of conductors which are arranged so as B they form a conductor of large cross section in their effect "