Antennenanlage für Radiobaken.
Die Erfindung betrifft eine Antennenanlage für eine Radiobake, bei der im Rhyth- mus komplementärer Zeichen wechselweise zwei Strahlungen mit sich überlappenden Diagrammen ausgesandt werden, wobei die Antennenanlage aus einer dauernd von einem Sender gespeisten Antenne und zwei zu beiden Seiten der Antenne angeordneten, abwechselnd wirksamen Reflektoren besteht.
Die gurslinie stimmt bei dieser Vorrichtung mit der durch die Schnittpunkte der beiden abwechselnd auftretenden Strahlungsdiagrammen geführten Linie.
Verschiedene Antennenanlagen von der erwähnten Art sind schon vorgeschlagen worden ; die einfachste besteht aus drei senkrechten Dipolen, deren mittlerer als gespeiste Antenne dient und dauernd mit einem Sender verbunden ist, während die zwei äussern als Reflektor wirksam sind und unter Zuhilfe nahme von Relais abwechselnd in und ausser Abstimmung gebracht werden. Diesem Sy stem haften viele Nachteile an : die Kurs- linie ist nicht scharf definiert, es treten oft störende Reflexionen infolge in der Nähe der Bake liegender Gebäude oder dergleichen auf.
Durch andere, schon vorgeschlagene Antennenanlagen werden diese Fehler zwar teilweise behoben, aber zugleich werden neue eingeführt,. wie das Auftreten von Nebenkurslinien und Tastklicks beim Übergang von einem Reflektor auf den andern. Der letzt- genannte Übelstand zum Beispiel tritt auf, wenn das Antennenfeld in der Richtung der Eurslinie fehlt.
Im allgemeinen muB eine Radiobake für eine gute Wirkungsweise und zur Vermeidung der erwähnten Nachteile die nachfolgenden Bedingungen erfüllen :
1. Das Antennenfeld muB in der surs- linienrichtung die gleiche Intensität besitzen wie das sich ergebende Feld der Antenne und eines der Reflektoren. Hierdurch werden sowohl Nebenkurslinien als auch Tastklicks beim Übergang von einem Reflektor auf den andern vermieden.
2. Das Feld muss in zu der Eurslinie nahezu senkrechten Richtungen eine gerinoe Intensität besitzen ; hierdurch werden durch Ge bäude in der Nähe der Bake herbeigeführte sehädliche Reflexionen grösstenteils vermieden.
3. Die Intensität des Feldes muss sich in der Nähe der Kurslinie stark mit dem Azimut ändern und soll zweckmäBig sehon bei einer in der Nähe der Kurslinie liegenden Richtung bis zu einem geringen Wert abgenommen haben. Diese Bedingung ist erforderlich zur Erzielung einer scharf definierten Kurslinie.
Bei der Antennenanlage nach der Erfindung, welche die vorstehenden Bedingungen erfüllt, sind sowohl die Antenne als auch die Reflektoren derart aus mehr als einem Strahler zusammengebaut und diese Strahler werden von solchen Strömen durchflossen, dass sowohl die von der Antenne allein als auch die von der Antenne und einem jeden der Reflektoren gemeinsam ausgesandie Strahlung in der Kurslinienrichtung eine grosse und in zu der Eurslinie nahezu senkrechten Richtun- gen eine gringe, aber von dem Nullwert ver schiedene Intensität besitzt,
wobei das Diagramm der dauernd gespeisten Antenne die abwechselnd getasteten Diagramme auf der Eurslinie schneidet und die letzieren in Rich- tungen in der Nähe der Kurslinie steil ändern.
Zweckmässig bestehen die gespeiste Antonne und die Reflektoren je aus wenigstens drei in einer einzigen Ebene in Abständen von etwa der Hälfte der Betriebswellenlänge voneinander liegenden und miteinander durch Ubertragungsleitungen verbundenen senkrech- ten Dipolen, wobei die Ebene, in denen die Reflektoren liegen, parallel zur Ebene der gespeisten Antenne sind.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Aus- führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt :
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Antennenanlage,
Fig. 2 und 3 je eine Seitenansicht der gespeisten Antenne bezw. eines der Reflektoren der Anlage nach Fig. 1.
Fig. 4 und 5 zeigen die mittels der Anten nenanlage nach Fig. 1-3 erhaltenen Strah lungsdiagramme.
Die in Fig. 1 dargestellte Antennenanlage erhält eine aus drei senkrechten, in einer einzigen Ebene liegenden Dipolen 1, 2 und 3 von einer halben Wellenlänge der auszusendenden Schwingungen (halbe Betriebswellen- länge) bestehende gespeiste Antenne.
Der Abstand der Dipole 1, 2 und 3 voneinander beträgt annähernd die halbe Be triebswellenlänge, im dargestellten Fall, der ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbei- spiel zeigt, 065mal die Betriebswellenlänge.
Die Dipole werden auf die in Fig. 2 dargestellte Art mittels einer Speiseleitung 11 gespeist. Auf den Dipolen und der Speiseleitung treten stehende Wellen auf ; die Rich- tung des die versehiedenen Elemente der Antenne durchfliessenden Stromes ist für einen Zeitmoment mit Pfeilen bezeichnet.
Die Antennenanlage enthält weiter zwei zu beiden Seiten der Antenne 1, 2,3 liegende Reflektoren, die aus je drei in einer zur Ebene der gespeisten Antenne parallelen Ebene liegenden senkreehten Dipolen 4,5,6 bezw. 7,8 und 9 bestehen, die auf die Weise, wie sie in Fig. 3 für den Reflektor 4,5,6 dargestellt ist, miteinander durch Übertra- gungsleitungen verbunden sind.
Die Unwirksammachung eines jeden der Reflektoren, zum Beispiel des Reflektors 4, 5,6. erfolgt zweckmässig durch KurzschluB der Cbertragungsleitungen, welche die Dipole 4 und 5 bezw. 4 und 6 miteinander verbinden in den in der blette zwischen je zwei direkt verbundenen Dipolen liegenden Punkten 14 bezw. 15, wobei gleichzeitig durch Behebung der Kurzsehlüsse jeweils der andere Reflektor, im betrachteten Falle der Reflektor 7, 8, 9 wirksam gemacht wird. Hierdurch wird ein Nachteil der bekannten Anlagen vermieden, bei denen das Sehliessen eines Sehalters den Reflektor wirksam macht. In diesem Falle durchfliesst nämlich ein beträchtlicher Strom den Schalter, so dass bei schlechtem Kontakt Störungen auftreten.
Dieser Nachteil tritt bei der vorliegenden Antennenanlage nicht oder nur in bedeutend geringerem Masse auf, da die Reflektoren bei geschlossenen Schaltern unwirksam sind, so dass die Schalter nur von einem geringen Strom durchflossen werden. Die als Schalter wirksamen Relais können in einem geeigneten Abstande von den Reflektoren angeordnet werden.
Theoretisch ergibt sich eine möglichst grosse Richtwirkung, wenn sich die Ströme in zu demselben Teil der Antennenanlage ge hörigen Dipolen, zum Beispiel in den der gespeisten Antenne angehörigen Dipolen 1, 2 und 3, wie die Koeffizienten der binomischen Reihe verhalten, bei der die Zahl der Glieder der Zahl der dem betreffenden Teil angehörigen Dipole entspricht. Mit binomischer Reihe wird hierbei die Reihe gemeint, die sich nach Ausarbeiten des Newtonschen Binoms (a-+-b) n ergibt.
Im betrachteten Falle zum Beispiel müss- ten sich die Ströme in den Dipolen 2,1 und 3 verhalten wie 1 : 2 : 1. Bei dieser Stromverteilung ist jedoch die Strahlung in der zu der Kurslinie senkrechten Richtung ganz unterdrückt, was den Nachteil in sich schliesst, dass aus diesen Richtungen kommende Flugzeuge oder dergleichen die Bake nicht oder zu spät bemerken. Man wird deshalb die Stromverteilung etwas von derjenigen nach den Binomialkoeffizienten abweichen lassen, wodurch in zu der : K : urslinie nahezu senkrechten Richtungen noch ein geringes Feld vorhanden ist.
Die gewünschte Stromverteilung ist dadurch erzielbar, dass in den Stromkreis zumindest der äussern, dem gleichen Teile des Antennensystems angehörigen Dipole, zum Beispiel der äussern der der Antenne angehörigen Dipole 2 und 3, je ein Dämp- fungswiderstand (9 und 10 in Fig. 2) eingefügt wird. Die äussern Dipole der Reflektoren können gleichfalls mit Widerständen versehen sein (Fig. 3).
In den Fig. 4 und 5 sind die mittels des Antennensystems nach Fig. 1 erhaltenen Strahlungsdiagramme dargestellt ; in Fig. 4 ist auf der senkrechten Achse die Feldstärke E und auf der waagrechten Achse das Azimut, dass heisst der Winkel, den die betrachtete Azimutrichtung mit der Kurslinie einschliesst, aufgetragen während Fig. 5 die Diagramme in üblicher Weise in Polarkoor dinaten darstellt. Die Kurven A und B beziehen sich auf die beiden sich aus der Zusammenwirkung der Antenne mit je einem der Reflektoren ergebenden, abwechselnd er haltenen Strahlungsdiagramme ; die Kurve C stellt das Diagramm der Antenne allein dar.
Aus diesen Figuren ergibt sich, dass die eingangs erwähnten Bedingungen für eine gute Wirkungsweise erfüllt sind :
1. Die Diagramme schneiden sich nur in auf der Kurslinie liegenden Punkten.
2. Das Feld ist schwach in den zwischen 70 und 90 liegenden Azimutrichtungen.
3. Das Feld ändert sich in der Nähe der Kurslinie (Azimut 0 ) stark mit dem Azimut und hat bei einem Azimut von 30 in der einen Richtung schon bis zu einem geringen Wert abgenommen.
Es ist zu bemerken, dass mehrere Abweichungen von dem an Hand der Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich sind. Die Speisung der Dipole kann zum Beispiel auf andere Weise erfolgen, sofern eine Stromverteilung, die nahezu dem Verhältnis 1 : 2 : 1 entspricht, aufrechterhalten wird.
Diese Stromverteilung ist, anstatt durch Anwendung von Widerständen, wie zum Beispiel den Widerständen 9 und 10, auch dadurch erzielbar, dass Hilfsdipole von gegen über der Lange der Hauptdipole (2 und 3) geringer Länge in der Nähe dieser Dipole parallel zu ihnen angeordnet werden. Auch kann zu dem gleichen Zwecke die Ubertra- gungsleitung, welche die Dipole eines Reflektors, zum Beispiel die Dipole 4,5 und 6, miteinander verbindet, jenseits der äussern Dipole (5 und 6) um ein Stück verlängert werden.
PATENTANSPR'UCH : Antennenanlage für Radiobaken, bei denen im Rhythmus komplementärer Zeichen abwechselnd zwei Strahlungen mit sich über
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Antenna system for radio beacons.
The invention relates to an antenna system for a radio beacon, in which two radiations with overlapping diagrams are alternately sent out in the rhythm of complementary characters, the antenna system consisting of an antenna continuously fed by a transmitter and two alternately effective reflectors arranged on both sides of the antenna consists.
In this device, the gur line coincides with the line passed through the intersections of the two alternating radiation diagrams.
Various antenna systems of the type mentioned have already been proposed; the simplest consists of three vertical dipoles, the middle of which serves as a powered antenna and is permanently connected to a transmitter, while the two outer ones act as reflectors and are alternately brought into and out of coordination with the aid of relays. There are many disadvantages to this system: the course line is not sharply defined, and annoying reflections often occur as a result of buildings or the like located in the vicinity of the beacon.
Other antenna systems that have already been proposed will partially correct these errors, but new ones will be introduced at the same time. like the appearance of secondary course lines and tactile clicks when passing from one reflector to the other. The last-mentioned problem occurs, for example, when the antenna field in the direction of the Eurs line is missing.
In general, a radio beacon must meet the following conditions in order to function properly and to avoid the disadvantages mentioned:
1. The antenna field must have the same intensity in the direction of the sursine line as the resulting field of the antenna and one of the reflectors. This avoids both secondary course lines and button clicks when transitioning from one reflector to the other.
2. The field must have a low intensity in directions almost perpendicular to the Eurs line; In this way, visually damaging reflections caused by buildings near the beacon are largely avoided.
3. The intensity of the field must change strongly with the azimuth in the vicinity of the course line and should appropriately have decreased to a low value in a direction close to the course line. This condition is necessary to achieve a well-defined course line.
In the antenna system according to the invention, which meets the above conditions, both the antenna and the reflectors are assembled from more than one radiator and these radiators are traversed by currents such that both the antenna alone and the antenna and the radiation emitted jointly to each of the reflectors has a high intensity in the direction of the course line and a low intensity in directions almost perpendicular to the Eurs line, but different from the zero value,
whereby the diagram of the continuously fed antenna intersects the alternately scanned diagrams on the Eurs line and the latter change steeply in directions near the course line.
The powered Antonne and the reflectors each consist of at least three vertical dipoles located in a single plane at intervals of about half the operating wavelength and connected to one another by transmission lines, the plane in which the reflectors lie parallel to the plane of the powered antenna.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, namely:
1 shows a plan view of the antenna system,
Fig. 2 and 3 respectively a side view of the fed antenna. one of the reflectors of the system according to FIG. 1.
4 and 5 show the radiation diagrams obtained by means of the antenna system according to FIGS. 1-3.
The antenna system shown in FIG. 1 receives a fed antenna consisting of three vertical dipoles 1, 2 and 3 lying in a single plane and half a wavelength of the vibrations to be transmitted (half the operating wavelength).
The distance between the dipoles 1, 2 and 3 from one another is approximately half the operating wavelength, in the case shown, which shows a particularly advantageous exemplary embodiment, 65 times the operating wavelength.
The dipoles are fed in the manner shown in FIG. 2 by means of a feed line 11. Standing waves appear on the dipoles and the feed line; the direction of the current flowing through the various elements of the antenna is indicated with arrows for a moment in time.
The antenna system also contains two reflectors lying on both sides of the antenna 1, 2,3, each consisting of three perpendicular dipoles 4,5,6 respectively in a plane parallel to the plane of the fed antenna. 7, 8 and 9, which are connected to one another by transmission lines in the manner as shown in FIG. 3 for the reflector 4, 5, 6.
The inactivation of each of the reflectors, for example the reflector 4, 5, 6. expediently takes place by short-circuiting the transmission lines, which respectively the dipoles 4 and 5. 4 and 6 connect with each other in the points 14 respectively between two directly connected dipoles. 15, whereby the other reflector, in the case under consideration, the reflector 7, 8, 9, is made effective at the same time by eliminating the short-circuits. This avoids a disadvantage of the known systems in which the closing of a holder makes the reflector effective. In this case a considerable current flows through the switch, so that faults occur in the event of poor contact.
This disadvantage does not occur in the present antenna system, or only to a significantly lesser extent, since the reflectors are ineffective when the switches are closed, so that only a small current flows through the switches. The relays acting as switches can be arranged at a suitable distance from the reflectors.
Theoretically, the greatest possible directivity results if the currents in dipoles belonging to the same part of the antenna system, for example in dipoles 1, 2 and 3 belonging to the antenna fed, behave like the coefficients of the binomial series in which the number of Term corresponds to the number of dipoles belonging to the relevant part. The binomial series here means the series that results after working out Newton's binomial (a - + - b) n.
In the case under consideration, for example, the currents in dipoles 2, 1 and 3 should behave as 1: 2: 1. With this current distribution, however, the radiation in the direction perpendicular to the course line is completely suppressed, which includes the disadvantage that aircraft or the like coming from these directions do not notice the beacon or notice it too late. The current distribution will therefore be allowed to deviate somewhat from that according to the binomial coefficients, whereby a small field is still present in directions almost perpendicular to the: K: urslinie.
The desired current distribution can be achieved in that at least the outer dipoles belonging to the same part of the antenna system, for example the outer dipoles 2 and 3 belonging to the antenna, each have a damping resistor (9 and 10 in Fig. 2) in the circuit. is inserted. The outer dipoles of the reflectors can also be provided with resistors (Fig. 3).
FIGS. 4 and 5 show the radiation patterns obtained by means of the antenna system according to FIG. 1; In Fig. 4, the field strength E is on the vertical axis and the azimuth on the horizontal axis, that is, the angle that the azimuth direction under consideration includes with the course line, while Fig. 5 shows the diagrams in the usual way in polar coordinates. The curves A and B refer to the two alternating radiation diagrams resulting from the interaction of the antenna with one of the reflectors each; curve C represents the diagram of the antenna alone.
These figures show that the conditions mentioned at the beginning for a good mode of operation are met:
1. The diagrams only intersect at points lying on the course line.
2. The field is weak in the azimuth directions between 70 and 90.
3. The field changes in the vicinity of the course line (azimuth 0) strongly with the azimuth and has already decreased to a low value at an azimuth of 30 in one direction.
It should be noted that several deviations from the exemplary embodiment described with reference to FIGS. 1, 2 and 3 are possible. The dipoles can be fed in a different way, for example, provided that a current distribution that corresponds almost to the ratio of 1: 2: 1 is maintained.
Instead of using resistors such as resistors 9 and 10, this current distribution can also be achieved by arranging auxiliary dipoles of shorter length than the length of the main dipoles (2 and 3) in the vicinity of these dipoles parallel to them. For the same purpose, the transmission line, which connects the dipoles of a reflector, for example the dipoles 4, 5 and 6, can be lengthened a little beyond the outer dipoles (5 and 6).
PATENT CLAIM: Antenna system for radio beacons in which two radiations alternate with each other in the rhythm of complementary characters
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.