NL8902812A - Zelfafstembare hoogfrequente antenne. - Google Patents

Description

Zelfafstembare hoogfrequente antenne.

Aanvraagster noemt als uitvinder: P.A. van der Vis

De uitvinding heeft betrekking op een afstembare hoogfrequente antenne die bestaat uit een op een niet-geleidende drager gemonteerd geleiderpaar. Dergelijke hoogfrequente antennes worden voor vele, waar onder militaire, toepassingen gebruikt. Voor deze antennes geldt dat vanwege zichtbaarheid en gewicht alleen een uit een dunne draad bestaande antenneconstructie in aanmerking komt en dat zulk een antenne, eenmaal geïnstalleerd, niet meer kan worden benaderd. De mogelijkheid van een handmatige aanpassing van de lengte aan de te gebruiken frequentie ontbreekt derhalve. Verder is voor deze toepassingen veelal vereist dat de antenne een goed rendement heeft daar het zendvermogen beperkt is omdat zender en voedingsbron eveneens weinig gewicht mogen hebben.

Omdat de bandbreedte van een dergelijke antenne met een zeer grote lengte/dikte verhouding zeer klein is ten opzichte van het vereiste frequentiebereik, is aanpassing van de antennelengte ter verkrijging van een goed antennerendement onvermijdelijk.

De uitvinding beoogt nu aan deze problemen tegemoet te komen en een antenne te verschaffen die op zeer gemakkelijke wijze automatisch aan de te gebruiken frequentie kan worden aangepast.

Dit wordt bij een antenne van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt doordat de antenne over zijn lengte-afmeting door schakelaars in antennesecties is verdeeld en in zijn centrale voedingspunt is voorzien van een keten van reactanties en een aanpas- en stuurschakeling, waarbij de frequentie-afstemming plaatsvindt door gelijktijdige antennelengte- en impedantie-aanpassing doordat antennesecties worden af- of aangeschakeld en bij elke gekozen lengte een passende reactantie in serie wordt geschakeld in het centrale voedingspunt onder besturing van de aanpas- en stuurschakeling.

Bij een dergelijke uitvoering volgens de uitvinding is de lengte van de te schakelen antennesecties zodanig gekozen dat zij, in afgeschakelde en geïsoleerde toestand, niet resonant worden op een frequentie die ligt binnen het werkgebied van de antenne. Het af- en aanschakelen gebeurt met behulp van bistabiele relais, die na omschakeling geen houdstroom en derhalve geen extra elektrisch vermogen vereisen.

De antenne volgens de uitvinding kan met voordeel worden toegepast binnen een frequentiebereik tot vier octaven in de band van 1 tot 30 MHz.

De impedantie-aanpassing vindt voor elke bij een bepaald frequen-tie-interval behorende antennelengte bij een binnen dat interval vrij te kiezen aantal frequenties plaats door met de antenne een passende reactantie in het centrale voedingspunt in serie te schakelen. Hierbij is de elektrische antennelengte voor dat bepaalde frequentie-interval steeds "te kort" gemaakt zodat genoemde reactantie steeds door middel van een zelfinductie kan worden gerealiseerd.

De antenne volgens de uitvinding zal aan de hand van een uitvoe-ringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: fig. 1 een schematisch aanzicht geeft van een uitvoeringsvoorbeeld van de antenne volgens de uitvinding; fig. 2 een schema geeft van de in het verbindingspunt tussen twee opvolgende antennesecties opgenomen schakelaar; fig. 3 een grafiek toont van het pulsvormige stuursignaal; en fig. 4 een algemeen schema geeft van de in het centrale voedingspunt opgenomen aanpas- en stuurschakeling.

Het in fig. 1 aangegeven uitvoeringsvoorbeeld representeert een antenne waarvan het op een drager gemonteerde geleiderpaar in zeven antennesecties is verdeeld. Het gebruik, voor deze drager, van materiaal dat een geringe rek en grote treksterkte heeft, zoals bijvoorbeeld Twaron, is van groot belang. Een dergelijke drager kan de vorm hebben van een lang gevlochten koord waaromheen of waarin de beide antennegeleiders zijn gewikkeld.

De over de lengteafmeting van het geleiderpaar verdeeld aangebrachte schakelaars B1-B6 bestaan bij voorkeur uit bistabiele relais 12 elk met een bijbehorende decodeer-aandrijfschakeling 11. Het spreekt vanzelf dat de antenne uit meer of minder antennesecties kan bestaan.

De twee parallele geleiders in één omhulling gedragen zich hoogfrequent, d.w.z. voor de hoogfrequente zend-ontvanginformatie en wat betreft uiterlijk, als één geleider (hoogfrequent hebben de twee geleiders dezelfde potentiaal), maar laagfrequent, d.w.z. voor de stuursignalen van de schakelaars, niet. Met behulp van de schakelaars B1-B6 kunnen, vanuit het centrale voedingsdeel 10, antennesecties A worden afgeschakeld en aangeschakeld. Deze bij een bepaald frequentie-interval behorende lengteaanpassing gaat gepaard met een gelijktijdige impedantie-aanpassing door bij elke gekozen lengte bij een vrij te kiezen aantal frequenties een passende reactantie in serie te schakelen. Dit vindt plaats in het centrale voedingsdeel 10 van de antenne met behulp van een centrale stuurschakeling.

Bij het in fig. 1 aangegeven uitvoeringsvoorbeeld gaat het om een, veelal horizontaal gemonteerde dipoolantenne die zeven secties A1-A7 van ongelijke lengte heeft. Het centrale voedingsdeel 10 bevindt zich met enige asymmetrie in het midden van de dipoolantenne. Het is echter ook mogelijk dat de antenne is uitgevoerd als een vertikaal gemonteerde monopoolantenne, waarvan het centrale voedingsdeel 10 zich aan het onderste uiteinde bevindt.

In fig. 2 is een voorbeeld gegeven van een antenneschakelaar B tussen twee antennesecties waarbij gebruik wordt gemaakt van een bista-biel relais 12. Met het in fig. 3 aangegeven pulssignaal wordt de deco— deer-aandrijfschakeling 11 aangestuurd. Dit stuursignaal, dat als verschilspanning over het geleiderpaar naar de antenneschakelaar wordt gezonden, bestaat uit een aanhefpuls gevolgd door een aantal impulsen gelijk aan het aantal antenneschakelaars dat open moet worden geschakeld. De aanhef is een brede gelijkspanningsimpuls die als voeding dient voor de decodeer-andrijfschakelingen 11 en tevens het commando "relais sluiten" representeert. Hiermede worden alle bistabiele relais 12 gesloten in een volgorde die verloopt van binnen naar buiten, d.w.z. vanaf het centrale voedingsdeel 10 in de richting naar de antenne-uiteinden. Het aantal op de aanhefpuls volgende pulsen n heeft, in afhankelijkheid van de gemeten frequentie, tot gevolg dat de contacten van n relais, nu in volgorde van buiten af naar binnen, weer worden geopend. Een dergelijke afstemactie duurt maximaal 100 ms.

Met voordeel is de antenne geschikt gemaakt voor het hoogfrequente bereik van 1,6 tot 8 MHz, welk bereik is verdeeld in zeven (meetkundig) gelijke frequentie-intervallen: 1,60 - 2,01 MHz 2.01 - 2,53 " 2,53 - 3,19 " 3,19 - 4,01 " 4.01 - 5,05 " 5,05 - 6,36 " 6,36 - 8,00 "

De in fig. 4 aangegeven en in het centrale voedingsdeel 10 opgenomen aanpas- en stuurschakeling bevat een frequentiemeter 16 voor het meten van de uit te zenden frequentie, een microprocessor 15 voor de besturing van de schakelacties, een serieketen 13 van aan of af te schakelen zelfinducties Ll tot L6 (waarvan de aangegeven waarden behoren bij het gekozen uitvoeringsvoorbeeld), elk met een bijbehorend bi-stabiel relais 18, en een verbindingspunt 17, voor de hoogfrequente zend-ontvanginformatie en de DC voeding van de componenten 14, 15 en 16, tussen antenne en de (niet-aangegeven) zend-ontvangeenheid.

De werking kan hierbij zodanig zijn dat het signaal van de bijbehorende (niet aangegeven) zend-ontvangeenheid eerst met laag vermogen via het verbindingspunt 17 aan de antenne wordt toegevoerd. Nadat van dit signaal door de frequentiemeter 16 de frequentie is gemeten en daarop de afstemming van de antenne heeft plaatsgevonden, wordt door de zend-ontvangeenheid het genoemde signaal met normaal vermogen aan de antenne afgegeven.

Na de genoemde automatische frequentiemeting wordt namelijk door de microprocessor 15 via de versterker 14 een stuur- of schakelsignaal aan de antenneschakelaars B ten behoeve van de lengte-aanpassing afgegeven en een stuursignaal aan de bistabiele relais 18 waarmee de reeks van zelfinducties Ll tot L6 wordt ingesteld ten behoeve van de impedan-tie-aanpassing. Het van de versterker 14 afkomstige schakelsignaal wordt via smoorspoelen aan het geleiderpaar van de antenne toegevoerd. Met behulp van deze uitvoering kunnen binnen elke van de zeven frequentie-intervallen steeds acht afstemfrequenties worden ingesteld. Doordat de antenne zichzelf op zesenvijftig frequenties in de band 1,6-8 MHz kan afstemmen, bedraagt de onderlinge afstand der afstemfrequenties 3%. In het meest ongunstige geval kan de afstemfout dus 1,5% worden. Met de zes aangegeven zelfinducties Ll tot L6, in waarde oplopend met een factor 2, zijn 2^=64 equidistante waarden mogelijk. In het hier aangegeven uitvoeringsvoorbeeld is de stapgrootte 0,7 μΗ en loopt het zelfinductiebereik derhalve van 0 tot 44,1 yH.

Het grote voordeel van deze uitvoering volgens de uitvinding is verder dat de stralingsweerstand binnen redelijke grenzen blijft en dat de afgeschakelde of "loshangende" antennesecties voor alle frequenties transparant blijven. Bovendien zijn, na de voltooiing van de lengte- en impedantie-aanpassing aan de nieuwe zend-ontvangfrequentie, de afgeschakelde antennesecties volledig, ook galvanisch, van het resterende werkende deel van de antenne geïsoleerd en wordt er na de afstemactie geen vermogen gevraagd om deze instelling te handhaven.

Claims (10)

1. Afstembare hoogfrequente antenne, bestaande uit een aan een niet-geleidende drager gemonteerd geleiderpaar, welke antenne over zijn lengte-afmeting door schakelaars in antennesecties is verdeeld en in zijn centrale voedingspunt is voorzien van een keten van reactanties en een aanpas- en stuurschakeling, waarbij de frequentie-afstemming plaatsvindt door gelijktijdige antennelengte- en impedantie-aanpassing doordat antennesecties worden af- of aangeschakeld en bij elke gekozen lengte een passende reactantie in serie wordt geschakeld in het centrale voedingspunt onder besturing van de stuurschakeling.

2. Antenne volgens conclusie 1, waarbij de lengtes van de antennesecties zodanig zijn gekozen dat zij in afgeschakelde toestand niet resonant worden op een frequentie die ligt binnen het werkgebied van de antenne.

3. Antenne volgens conclusie 1 of 2, waarbij elke schakelaar wordt gevormd door een bistabiel relais met een bijbehorende decodeer-aandr i j f s chakeling.

4. Antenne volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het door de antenne te bestrijken frequentiegebied in n frequentie-intervallen en daarmee de antennelengte-afmeting door middel van (n-1) schakelaars in n antennesecties is verdeeld.

5. Antenne volgens conclusie 4, waarbij de stuurschakeling zodanig is uitgevoerd dat in elk met een bepaalde antennelengte overeenkomstig frequentie-interval met behulp van de keten van reactanties een vrij te kiezen aantal afstemfrequenties kan worden gekozen, waarbij de genoemde antennelengte steeds elektrisch "te kort" blijft voor het overeenkomstige frequentie-interval zodat de in serie bij te schakelen reactantie door middel van een zelfinductie wordt gerealiseerd.

6. Antenne volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het geleiderpaar dient voor de geleiding zowel van hoogfrequente zend- en ontvanginformatie als van laagfrequente besturing van de schakelaars, waarbij na voltooiing van de lengte-aanpassing de afgeschakelde antennesecties met daaraan toegevoegde schakelaars galvanisch van het resterende deel van de antenne zijn geisoleerd.

7. Antenne volgens conclusie 3, waarbij vanuit de stuurschakeling in het centrale voedingspunt stuursignalen voor de schakelaars worden opgewekt bestaande uit een brede aanhefpuls, die alle relais doet sluiten, en een opvolgend aantal pulsen dat gelijk is aan het aantal relais dat vanaf de antenne-einden gezien open moet gaan.

8. Antenne volgens een der voorgaande conclusies, behorende bij een hoogfrequentie zend-ontvangeenheid, waarin de te gebruiken frequentie wordt ingesteld, en waarbij de stuurschakeling is voorzien van een frequentiemeter om de frequentie van het ontvangen hoogfrequente signaal te meten en om daaruit vervolgens de lengte- en impedantieaanpas-sing van de dipoolantenne te activeren.

9. Antenne volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het frequentiebereik van de antenne tot vier octaven in de band van 1 tot 30 MHz bestaat.

10. Antenne volgens een der voorgaande conclusies, welke als horizontale, bij benadering in het midden gevoede, dipoolantenne is uitgevoerd en waarbij het frequentiebereik van 1,6 tot 8 MHz loopt.