EP0285743A2 - Kolineare Reihe von Halbwellendipolen mit Viertelwellendipolen an beiden Enden - Google Patents
Kolineare Reihe von Halbwellendipolen mit Viertelwellendipolen an beiden Enden Download PDFInfo
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- EP0285743A2 EP0285743A2 EP88100257A EP88100257A EP0285743A2 EP 0285743 A2 EP0285743 A2 EP 0285743A2 EP 88100257 A EP88100257 A EP 88100257A EP 88100257 A EP88100257 A EP 88100257A EP 0285743 A2 EP0285743 A2 EP 0285743A2
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- H01Q11/14—Resonant antennas with parts bent, folded, shaped or screened or with phasing impedances, to obtain desired phase relation of radiation from selected sections of the antenna or to obtain desired polarisation effect
- H01Q11/16—Resonant antennas with parts bent, folded, shaped or screened or with phasing impedances, to obtain desired phase relation of radiation from selected sections of the antenna or to obtain desired polarisation effect in which the selected sections are collinear
Definitions
- the invention relates to an antenna for receiving and transmitting or transmitting electromagnetic energy.
- An antenna with at least two half-wave dipoles is known, which are arranged side by side on an axis. All two half-wave dipoles arranged side by side (adjacent) are connected to the leads of an inductively phase-rotating circuit with a phase shift of 180 ° el., The distance of which is ⁇ / 8. The free end of one of the end half-wave dipoles is the active routing of the antenna (Karl Rothammel: "Antenna Handbook", Sofia, 1977).
- a disadvantage of the known antenna is its low effectiveness, which consists in its insufficient amplification factor.
- the invention has for its object to provide an antenna with an increased gain.
- an antenna which contains n pairs of half-wave dipoles which are arranged on one axis.
- the half-wave dipoles of each pair are over a corresponding phase-rotating current circuit with an inductive character.
- the active lead-out of the antenna is led out from the free end of one of the end half-wave dipoles.
- a quarter-wave dipole is arranged on the same axis on the side of the end half-wave dipole, the passive lead-out of the antenna being led out from the end of the quarter-wave dipole adjacent to the active lead-out.
- connection between the pairs of half-wave dipoles and between the end half-wave dipoles and their corresponding quarter-wave dipoles is capacitive, the phase shift having an inductive character and the phase shift having a capacitive character being 60 to 120 ° el.
- the advantages of the antenna according to the invention are its increased effectiveness, i. H. in the higher gain factor and in the increased utilization factor of the antenna surface.
- 1 consists of n arranged on an axis 0-0 pairs 11, 12, ..., 1 n half-wave dipoles 21-31, 22-32, ..., 2 n -3 n .
- the half-wave dipoles 21-31, 22-32, ..., 2 n -3 n are at their mutually facing ends to an inductively phase-rotating circuit 41, 42, ... or 4 n with a phase shift of 60 to 120 ° el. interconnected.
- the connection 5 between the individual pairs 11, 12, ..., 1 n has a capacitive character with a phase shift of 60 to 120 ° el.
- the connection 8 with the half-wave dipoles has a capacitive character with a phase shift of 60 to 120 ° el.
- the free end of the first half-wave dipole 21 is the active lead-out of the antenna, which is connected to the inner conductor of a coaxial line.
- the passive lead-out of the antenna is the adjacent end of the quarter-wave dipole 6, which is connected to the grounded external conductor of the coaxial line.
- the leads of the antenna can also be derived from the free end of the last half-wave dipole 3 n and the adjacent end of the quarter-wave dipole 7.
- the antenna according to FIG. 2 contains a pair 1 of half-wave dipoles 2, 3 which are connected to one another via an inductively phase-rotating circuit 4 designed as a coil with a phase shift of 60 to 120 ° el.
- a quarter-wave dipole 6 or 7 is arranged on the axis 0-0, which is connected to the pair 1 via a capacitive connection 8 with a phase shift of 60 to 120 ° el the air gap between the quarter-wave dipoles 6, 7 and their adjacent half-wave dipoles 2, 3.
- the active lead-out of the antenna is derived from the free end of the half-wave dipole 2 and the passive lead-out from the adjacent end of the quarter-wave dipole 6.
- the active lead-out can also be led out from the free end of the half-wave dipole 3 and the passive lead-out from the adjacent end of the quarter-wave dipole 7.
- antenna systems with several elements can be formed with a suitable amplitude-phase supply and coordination between the elements of the system.
- the antenna works in receive or transmit mode. It represents a colinear series of half-wave dipoles 2, 3 with alternating capacitive and inductive phase shifts, each by 60 to 120 ° el.
- the quarter-wave dipoles 6, 7 have the function of a coordinating element.
- an amplification factor of 5 is used for a phase shift with an inductive and capacitive character of 90 ° el.
- the meter wave range for frequencies from 160 MHz to 200 MHz , 7 ⁇ B for a frequency of 168 MHz with respect to the half-wave dipole 1 reached.
- a gain factor of 4.4 ⁇ B for a frequency of 525 MHz with respect to the half-wave dipole is achieved for frequencies from 450 MHz to 540 MHz.
- the antenna has an asymmetrical lead-out, which is a direct connection with an asymmetrical Lei tung, z. B. a coaxial line.
- the asymmetrical line can also be connected via a coordination link.
- the antenna can also be connected to a symmetrical line via a balancing and coordination element.
Abstract
Die Empfangs- und Sendeantenne besteht aus kolinear angeordneten Dipolen 2, 3. Auf der Seite der End-Halbwellendipole 21, 3n sind je ein Viertelwellendipol 6, 7 angebracht. Die Dipole wechseln sich mit einer Phasenverschiebung mit kapazitivem und induktivem Charakter von 60 bis 120° el. ab. Die Herausführungen sind asymmetrisch vom freien Ende des einen End-Halbwellendipols 2 und vom benachbarten Ende des benachbarten Viertelwellendipols 6 herausgeführt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Empfangen und Übertragen bzw. Senden elektromagnetischer Energie.
- Es ist eine Antenne mit wenigstens zwei Halbwellendipolen bekannt, die nebeneinander auf einer Achse angeordnet sind. Alle zwei nebeneinander (benachbart) angeordneten Halbwellendipole sind mit den Herausführungen eines induktiv phasendrehenden Stromkreises mit einer Phasenverschiebung von 180° el. verbunden, deren Abstand λ/8 beträgt. Das freie Ende eines der End-Halbwellendipole ist die aktive Herausführung der Antenne (Karl Rothammel: "Antennen-Handbuch", Sofia, 1977).
- Ein Nachteil der bekannten Antenne besteht in ihrer geringen Wirksamkeit, welche in ihrem ungenügenden Verstärkungsfaktor besteht.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne mit einem erhöhten Verstärkungsfaktor zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antenne gelöst, die n Paare von Halbwellendipolen enthält, die auf einer Achse angeordnet sind. Die Halbwellendipole jedes Paars sind über einen entsprechenden phasendrehenden Strom kreis mit induktivem Charakter miteinander verbunden. Die aktive Herausführung der Antenne ist vom freien Ende des einen der End-Halbwellendipole herausgeführt. Auf der Seite der End-Halbwellendipole ist auf derselben Achse je ein Viertelwellendipol angeordnet, wobei die passive Herausführung der Antenne vom Ende des der aktiven Herausführung benachbarten Viertelwellendipols herausgeführt ist. Die Verbindung zwischen den Paaren von Halbwellendipolen und zwischen den End-Halbwellendipolen und deren entsprechenden Viertelwellendipolen ist kapazitiv, wobei die Phasenverschiebung mit induktivem Charakter und die Phasenverschiebung mit kapazitivem Charakter 60 bis 120° el. beträgt.
- Die Vorteile der erfindungsgemäßen Antenne bestehen in ihrer erhöhten Wirksamkeit, d. h. im höheren Verstärkungsfaktor und im erhöhten Ausnutzungsfaktor der Antennenoberfläche.
- Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antenne sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.
- Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine prinzipielle Ausführungsform der Antenne mit n Paaren von Halbwellendipolen und
- Fig. 2 eine Ausführungsform der Antenne mit einem Paar von Halbwellendipolen.
- Die Antenne gemäß Fig. 1 besteht aus n auf einer Achse 0-0 angeordneten Paaren 1₁, 1₂, ..., 1n Halbwellendipolen 2₁-3₁, 2₂-3₂, ..., 2n-3n. Die Halbwellendipole 2₁-3₁, 2₂-3₂, ..., 2n-3n sind an ihren einander zugewandten Enden an jeweils einen induktiv phasendrehenden Stromkreis 4₁, 4₂, ... bzw. 4n mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. miteinander verbunden. Die Verbindung 5 zwischen den einzelnen Paaren 1₁, 1₂, ..., 1n hat kapazitiven Charakter mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. Auf der Seite der End-Halbwellendipole 2₁, 3n ist auf derselben Achse 0-0 je ein Viertelwellendipol 6, 7 angeordnet, deren Verbindung 8 mit den Halbwellendipolen kapazitiven Charakter mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. aufweist. Das freie Ende des ersten Halbwellendipols 2₁ ist die aktive Herausführung der Antenne, die mit dem Innenleiter einer Koaxialleitung verbunden ist. Die passive Herausführung der Antenne ist das benachbarte Ende des Viertelwellendipols 6, das mit dem geerdeten Außenlieter der Koaxialleitung verbunden ist. Die Herausführungen der Antenne können ebenso vom freien Ende des letzten Halbwellendipols 3n und dem benachbarten Ende des Viertelwellendipols 7 abgeleitet werden.
- Die Antenne gemäß Fig. 2 enthält ein Paar 1 von Halbwellendipolen 2, 3, die miteinander über einen induktiv phasendrehenden, als Spule ausgeführten Stromkreis 4 mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. verbunden sind. Auf den Seiten der beiden Enden des Paares 1 ist auf der Achse 0-0 je ein Viertelwellendipol 6 bzw. 7 angeordnet, der an das Paar 1 über eine kapazitive Verbindung 8 mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. angeschlossen ist, die aus dem Luftspalt zwischen den Viertelwellendipolen 6, 7 und ihren benachbarten Halbwellendipolen 2, 3 besteht. Die aktive Herausführung der Antenne ist vom freien Ende des Halbwellendipols 2 abgeleitet und die passive Herausführung vom benachbarten Ende des Viertelwellendipols 6. Die aktive Herausführung kann ebenso vom freien Ende des Halbwellendipols 3 und die passive Herausführung vom benachbarten Ende des Viertelwellendipols 7 herausgeführt werden.
- Durch unterschiedliche Varianten der Antenne können Antennensysteme mit mehreren Elementen mit einer geeigneten Amplituden-Phasen-Speisung und Koordinierung zwischen den Elementen des Systems gebildet werden.
- Die Antenne arbeitet im Empfangs- oder im Sendebetrieb. Sie stellt eine kolineare Reihe von Halbwellendipolen 2, 3 mit abwechselnd kapazitiver und induktiver Phasenverschiebung dar, und zwar um je 60 bis 120° el. Die Viertelwellendipole 6, 7 haben die Funktion eines koordinierenden Elements.
- Mit der in Fig. 2 dargetellten Antenne, welche mit einem Paar 1 von Halbwellendipolen 2, 3 ausgeführt ist, wird bei einer Phasenverschiebung mit induktivem und kapazitivem Charakter von 90° el. im Meterwellenbereich für Frequenzen von 160 MHz bis 200 MHz ein Verstärkungsfaktor von 5,7 αB für eine Frequenz von 168 MHz in bezug auf den Halbwellendipol 1 erreicht. Im Dezimeterbereich wird für Frequenzen von 450 MHz bis 540 MHz ein Verstärkungsfaktor 4,4 αB für eine Frequenz von 525 MHz in bezug auf den Halbwellendipol erreicht.
- Die erwarteten Verstärkungsfaktoren bei den unterschiedlichen Ausführungen der erfindungssgemäßen Antenne sind in der Tabelle im Vergleich mit denen der bekannten Antenne am Ende der Beschreibung angegeben.
- Die Analyse der Daten zeigt, daß die Nahwerte der Verstärkungsfaktoren und ihre entsprechenden wirksamen Oberflächen durch eine erfindungsgemäße Antenne mit einer etwa halb so großen elektrischen Länge erreicht werden.
- Die Antenne weist eine asymmetrische Herausführung auf, was eine direkte Verbindung mit einer asymmetrischen Lei tung, z. B. einer Koaxialleitung, ermöglicht. Die Verbindung der asymmetrischen Leitung kann auch über ein Koordinationsglied erfolgen.
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Claims (3)
1. Antenne mit n Paaren (1₁, 1₂, ...1n) von auf einer Achse (0-0) angeordneten Halbwellendipolen (2₁, 3n), die über je einen induktiv phasendrehenden Stromkreis (4₁, 4₂, ...4n) miteinander verbunden sind, wobei die aktive Herausführung der Antenne vom freien Ende eines End-Halbwellendipols (2₁) herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seite der End-Halbwellendipole (2₁, 3n) auf derselben Achse (0-0) je ein Viertelwellendipol (6, 7) angeordnet ist, daß die passive Herausführung der Antenne vom Ende des Viertelwellendipols (6 bzw. 7) herausgeführt ist und die Verbindung zwischen den Paaren (1₁, 1₂, ...1n) von Halbwellendipolen und zwischen den End-Halbwellendipolen (2₁, 3n) und ihren entsprechenden Viertelwellendipolen (6, 7) kapazitiv ist, und daß die induktive und die kapazitive Phasenverschiebung je 60 bis 120° el. beträgt.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung der induktiv phasendrehenden Stromkreise (4₁, 4₂, ..., 4n) 90° el. beträgt.
3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung der kapazitiven Verbindungen (5, 8) 90° el. beträgt.
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