FI60325B - Dipolradantenn - Google Patents

Description

• rft1 KUULUTUSJULKAISU , Λ Λ _ Π < ) UTLÄGGNINGSSKRIFT 60325 C syjiinotty 10 13 1931

Patent eoddelat ^ * * (51) Kv.ik?/I«.ci.3 H 01 Q 21/10 SUOMI—FINLAND (21) Pttunttlhukumu*— Pat«nttn*eknin( 2076/71 (22) Htkemlipilvt — AnaSkninpdif 21.07-71 * (23) AlkupUvt—Glltlghetadag 21.07.71 (41) Tullut luikituksi — Bllvit offumllg 22.01.73

Patentti- ja rekisterihallitus «... . . .....

»...... . . . , (44) NthUvIkilpanon }a kuul.Julk»l»un pvm. — . n

Patent* och registerstyrelsefl AnsOkan utlagd och utl.skrlftuit pubikurad 31.08.8l (32)(33)(31) Pyy4«tty utuolkuus—Bugird prlorlttt (71) Budäpesti Rädiotechnikai Gyär, Polgär utca 8-10, Budapest III,

Unkari -Ungem (HU) (72) Mihaly Nemet, Budapest, Unkari-Ungern(HU) (7¼) Oy Kolster Ab (5I+) Dipolijonoantenni - Dipolradantenn

Keksinnön kQhteena on antenni sovi telma, joka on rakennettu yhteistä akselia pitkin sovitetuista säteilyelementeistä, eli dipolijonoantenni, joka koostuu aaltojohto-osuuksista ja johon kuuluu eristävä päällys ja jossa antennissa on pitkin yhteistä akselia kaksi tai useampia dipoleja, jotka on koottu samarikeskisesti koaksiaalisen syöttö johdon ympärille.

Tähän mennessä on julkaistu suuri määrä dipolijcnoantenneja koskevia patentteja. Tämän keksinnön mukainen dipoli jonoantenni on täydellisempi kuin sen edeltäjät: se on yksinkertainen rakenteeltaan ja on helppo valmistaa.

Dipolijonoantenneille asetettavat vaatimukset voidaan luetella seuraavasti: Säteilyelementtien syöttäminen samalla amplitudilla ja samassa vaiheessa, niiden virtakcmponenttien tukahduttaminen, joiden vaihe ei ole oikea, tukirakenteen ja antennin aaltoputkijohdon välisten haitallisten kytkentöjen samoinkuin yksittäisten säteilyelementtien välisten kytkentöjen eliminoiminen, yksinkertainen ja halpa aaltojohtojärjestelmä, helppo ja hai- 2 6 0 3 2 5 pa loppukäsittely.

Tunnetut dipolijonoantennit voidaan jakaa kahteen ryhmään niiden rakenteen ja toimintatavan perusteella. Sarjasyötetyistä säteilyelemen-teistä rakennetut dipoli jonoantennit muodostavat toisen ryhmän.

Sarjasyötettyjä dipolijonoantenneja syötetään vain yhdestä pisteestä, minkä ansiosta ne ovat yksinkertaisia rakenteeltaan. Näillä dipoli jono-antenneilla an kuitenkin se tunnusomainen epäkohta, että syötetty amplitudi pienenee kohti antennin sitä päätä, joka on vastapäätä syöttöpistettä. Tämän syötön johdosta, jolloin amplitudi pienenee, antennin fysikaalisen säteilyaukon hyväksikäyttö jää vain osittaiseksi ja antennin teho tulee pienenroäksi kuin mitä olisi odotettavissa. Dipolijonoantermien eräs toinen epäkohta on niiden riittämätön kaistanleveys.

Dipolijonoantenneihin on nimittäin tarpeen asentaa laitteita säteilyn tukahduttamista varten ja myöskin vaiheenkorjausta varten. Nämä laitteet sattuvat olonaan sellaisia, että ne toimivat tyydyttävästi vain kapeilla taajuuskaistoilla.

Rinnansyötetyissä dipolijonoantenneissa säteilyelementtien syöttäminen sekä oikeassa vaiheessa että oikealla amplitudilla taataan väliottojen avulla, jotka on sijoitettu pitkin yhtä ainoata aaltojohtoa, taikka kytkemällä aaltojohdot kaikkiin säteilyelementteihin. Fysikaalisen säteilyaukon erittäin tehokas hyväksikäyttö on rinnan syötettyjen dipolijonoantennien ilmeinen etu, koska tällöin amplitudi on sama kaikissa antennielementeissä. Rinnan syötetyissä antenneissa on epäkohtana lähinnä useat syöttöpisteet. Toinen epäkohta on siinä, että rinnan syötetyissä dipoli jonoantenneissa sä-teilyelementit tulevat kytketyiksi aalto johtoon passiivisella tavalla.

Tämä passiivinen kytkentä on pienennettävissä käyttämällä tiettyjä erityisiä erotuselementtejä. Joka tapauksessa dipolijonoantennien rakenne pyr kii tulemaan aivan liian monimutkaiseksi, jos käytetään näitä erotus-mänttejä ja lisäksi myöskin kaistanleveys kärsii tästä.

Kyseisen keksinnön päämäärä on saavutettu sellaisen dipolijonoanten-nin avulla, jossa dipoleja syötetään koaksiaalisen syöttöjohdon ulosotoista, jonka dipolin toinen haara koostuu putkimaisesta johtimesta, jonka pituus suunnilleen vastaa puolta aallonpituutta, ja joka dipolin haara sijaitsee koaksiaalisen syöttö johdon ympärillä ja on galvaanisesti kytketty keskipisteestään koaksiaalisen syöttöjohdon ulompaan johtimeen ja on toisesta päästään kytketty koaksiaalisen syöttöjohdon sisempään johtimeen samalla kun dipolin toinen haara muodostuu koaksiaalisen syöttöjohdon ularman johtimen osasta, joka rajoittuu kahteen dipolihaaraan, jotka on yllä määritelty, 60325 tai toiseen dipolihaaraan ja vaippaan, jonka pituus on sama kuin (2n + 1) kerrottuna aallonpituuden neljäsosalla, missä n = 0,1,2,3...n.

Kyseisen keksinnön mukaista dipolijonoantennia syötetään pitkin sen keko pituutta. Keksintö takaa siten mahdollisinman suuren antennivahvis-tuksen tietyllä fysikaalisella säteilyaukolla.

Keksinnön mukaan syötetyt dipolit ovat kokoaallon pituisia, kun sen sijaan tähän asti tunnetuissa dipolijonoantenneissa käytetyt dipolit ovat olleet puoliaallon pituisia.

Syöttöpisteiden lukumäärä on siten pienennettävissä puoleen, ja voidaan käyttää syöttömenetelmää, joka on yksinkertaisempi kuin aikaiserrmin käytetyt.

Keksinnön mukaan kytketään aalto johdon ulomman johtimen yksittäiset ' osat kakoaallonpituisten dipolien haaroiksi. Tämän erityisen ratkaisun avulla saavutetaan melkoinen määrä etuja. Eräs niistä on se, että dipolin toisen haaran muodostaminen tulee tarpeettomaksi. Toinen etu on siinä, että aaltojohdon läsnäolo ei häiritse antennin toimintaa, koska aaltojohdon ainoana tehtävänä on nyt tehon johtaminen. Katkaisuelementtien käyttö on myös tullut tarpeettomaksi kun on kyetty eliminoimaan aaltojohdon haitalliset vaikutukset, jolloin dipolijonoantennin kaistanleveys keksinnön avulla on saatu suuremmaksi ja antennin yleinen rakenne on saatu yksinkertaisemnaksi.

Keksinnön mukaisessa dipolijonoantennissa on eliminoitu tukirakenteen ja antennin välinen passiivinen kytkentä vaipan avulla, joka on sovitettu antennin päähän tukirakenteen lähelle.

Keksinnön mukaisessa dipoli jonoantennissa on aaltojohdon ulompi johdin viety antennia myöten ja sen pää on tehty ukkosjohtimen huipuiksi. Aaltojohdon ulcmpi johdin on sähköstaattisessa mielessä yhdistetty antennin jokaiseen metalliseen osaan ja se on myös yhdistetty antennin maadoitettuun tukirakenteeseen. Antennin sähköstaattisen varauksen vaikutus on siten eliminoitu ja samalla on aikaansaatu antennille ukkossuoja.

Keksinnön mukainen dipolijonoantenni on varustettu polystyreenivaipal-la, joka en vahvistettu lasikuiduilla. Tämä vaippa takaa antennin tuulen-kestävyyden ja suojaa sameilla antennin sisärakenteet sään vaikutuksia vastaan.

Kuvio 1 esittää keksinnön erään mahdollisen toteutustavan ja kuviossa en antennin akseli leikattu pitkittäisellä tasolla. Antennin pituusakselin suunnassa ja tätä vastaan kohtisuorassa suunnissa on käytetty eri mittakaavoja esityksen havainnollistamiseksi. Antenni on todellisuudessa siten ohuempi kuin miltä se näyttää kuviossa 1.

60325 4

Kuviossa 1 esitetty toteutusmuoto käsittää kaksi kokoaallon pituista dipolia esityksen yksinkertaistamiseksi. Riippuen tarvittavasta antenni-vahvistuksesta voi käytettyjen dipolien lukumäärä olla pienempi tai suurempi kuin kaksi. Mikäli halutaan saavuttaa esim. kymmenkertainen vahvistus on käytettävä yhdeksää tai kymmentä kokoaallon pituista dipolia.

Kokoaallon pituisia dipoleja voidaan pitää tällaisina ainoastaan käytännön mielessä, sillä antennit tulevat olemaan kckoaaltoja lyhyemmät dipolien päissä esiintyviä! ilmiöiden johdosta.

Antennin akselia vastaan kohtisuorat tasoa A, B, C, D ja E on hahmoteltu keksinnön toiminnan ymmärtämisen helpottamiseksi.

Kuviossa 1 esitetyn dipolijonoantennin ylempi kokoaallon pituinen dipoli sijaitsee tasojen A ja C välissä, kun taas alempi dipoli sijaitsee tasojen C ja E välissä. Ylempää dipolia syötetään aaltojohdon tasoon B sijoitetuista väliotoista, alempaa dipolia syötetään aaltojohdon tasoon D sijoitetuista väliotoista, joka aalto johto muodostuu aaltojohdon sisemmästä johdosta 8 ja aaltojohdon ulommasta johdosta 4. Ylemmät dipolihaarat 1 muodostuvat johtimista, joilla on vaadittava puoliaallon pituus ja jotka sijaitsevat aaltojohdon ulomman johtimen 4 ympärillä. Jännite on nolla ylempien dipolihaarojen 1 keskikohdalla ja tämä voi sentähden olla yhdistettynä aaltojohdon ulompaan johtimeen 4 oikosulkevan levyn 2 kautta. Ylemmän koko-aallonpituisen dipolin alemman haaran muodostaa aaltojohdon ulomman johtimen 4 se osa, jonka rajoina ovat tasot B ja C. Tasossa C vaadittava 180°:n vaiheensiirto aikaansaadaan alemman dipolin ylennän haaran sen osan avulla, jonka rajoina ovat oikosulkulevy ja taso C, ja myöskin aaltojohdon ulomman johtimen 4 sen osan avulla, jonka rajoina ovat samoin oikosulkulevy ja taso C.

Keksinnön mukaisesti rakennetun dipolijonoantennin kokoaallonpituis-ten dipolien alempien haarojen pituudet, jotka kuviossa 1 sijaitsevat tasojen B ja C sekä D ja E välissä, mitoitetaan ottaen kulloinkin huomioon tasoissa C ja E esiintyvät ilmiöt. Syöttötasojen (tasot B jaD kuviossa 1) kaikkien syöttöpisteiden paikkojen on oltava samat, mikä on lisävaatimus. Nämä kaksi lisävaatimusta täytetään keksinnön mukaan sellaisen aaltojohtorakenteen avulla, joka an kytketty syöttöpisteiden väliin ja jonka dielektrinen kenttä osittain on täytetty aineella, jonka dielektrinen vakio on suurempi kuin yksi. Aine, jonka dielektrinen vakio on suurempi kuin yksi, on polystyree-nilevyjen 5 muodossa kuviossa 1 esitetyssä dipolijonoantennissa. Vaatimus, että sekä syötön vaiheen että aaltojohdon ulomman johtimen niiden osien pituuden, jotka toimivat dipolien alempina haaroina, tul.ee olla sopiva, voi- 60325 daan täyttää täyttämällä osittain aaltojohdon dielektrinen kenttä.

Keksinnön mukaisen dipolijonoantennin ja antennin tukirakenteen väliset kytkennät ovat vältettävissä käyttämällä vaippaa, joka vaikuttaa alimnan dipolin alapään tasossa (taso E kuviossa 1) ja jonka pituus on (2n + 1) kerrottuna aallonpituuden neljäsosalla. On käytännöllistä kuvioi 1 mukaisen antennin yhteydessä muodostaa tämä vaippa antennin metalliputkesta 11 ja oikosulkevasta levystä 10.

Antennirakenteen ne osat, jotka ovat herkkiä sään vaikutuksille, on peitetty lasikuiduilla vahvistetulla muoviputkella 6. Tämä muoviputki suo-' jaa antennirakenteen ja parantaa sen tuulenkestävyyttä ja lujuutta. Oikean sovituksen aikaansaamiseksi antennin sisärakenteen ja muoviputken välille käytetään tyynyntapaisia muovikappaleita.

' Korkeinmilla taajuuksilla ei voida aikaansaada häviötöntä kytkentää minkään suoran kytkennän avulla aaltojohdon sisennän johtimen 8 ja dipolien 1 ylempien haarojen välille. Tällaisessa tapauksessa kytketään induktiivista reaktanssia yhdistämään aaltojohto dipolin haaraan. Tätä itseinduk-tanssia voidaan pitää alipäästösuodattimena läsnäolevista hajakapasitans-seista johtuen.

Kyseisen keksinnön niissä toteutusmuodoissa, joissa käytetään useampaa kuin kahta dipolia, muodostetaan aaltojohdon sisempi johdin maksimaalista impedanssikaistanleveyttä silmälläpitäen sellaiseksi, että se seuraa aaltojohdon aaltovastuksen portaattaisia vaihteluja vastaten dipolien rinnakkaisten impedanssien vaihteluja. Impedanssisovitukseen voidaan käyttää muuntajaa, jonka pituus on yhtä kuin neljäsosa-aallonpituus.

Kuviossa 1 esitetyssä dipolijonoantennissa suoritetaan impedans simuun-nokset muunnosjohtimen 9 avulla.

Claims (5)

60325 6

1. Dipolijonoantenni, joka koostuu aaltojohto-osuuksista ja johon kuuluu eristävä päällys (6) ja jossa antennissa on pitkin yhteistä akselia kaksi tai useampia dipole ja, jotka on koottu samankeskisesti koaksiaalisen syöttöjohdon (4, 8) ympärille, tunnettu siitä, että dipoleja syötetään koaksiaalisen syöttöjohdon (4, 8) ulosotoista, jonka dipolin toinen haara (1) koostuu putkimaisesta johtimesta, jonka pituus suunnilleen vastaa puolta aallonpituutta, ja joka dipolin haara (1) sijaitsee koaksiaalisen syöttöjohdon (4, 8) ympärillä ja on galvaanisesti kytketty keskipisteestään koaksiaalisen syöttöjohdon ulompaan johtimeen (4) ja on toisesta päästään kytketty koaksiaalisen syöttöjohdon sisenpään johtimeen (8) samalla kun dipolin toinen haara muodostuu koaksiaalisen syöttöjohdon ulomman johtimen (4) osasta, joka rajoittuu kahteen dipolihaaraan (1), jotka on yllä määritelty, tai toiseen dipolihaaraan (1) ja vaippaan (11), jonka pituus on sama kuin (2n + 1) kerrottuna aallonpituuden neljäsosalla, missä n = 0,1,2,3...n.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen dipoli jonoantenni, tunnettu siitä, että aaltojohto-osuuksien se osa, jota rajoittavat dipolien syöttö-pisteet (2) ja jossa on dielektrinen kenttä, on osittain täytetty eristeellä (5).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen dipoli jonoantenni, tunnettu siitä, että dipolihaaran (1) syöttö suoritetaan itseinduktanssin kautta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen dipoli jonoantenni, tunnettu siitä, että dipolihaaran siihen päähän, joka on lähellä antennin tukirakennetta, on sovitettu vaippa (11), jonka pituus on (2n + 1) kerrottuna aallonpituuden neljäsosalla.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen dipoli jonoantenni, tunnettu aaltojohto-osuuksien, joita rajoittavat dipolien syöttöpisteet, aaltovastuksen poirtaattäisestä vaihtelusta kaikissa syöttöpisteissä.