DE1516756A1 - Breitband-Richtstrahler - Google Patents

Breitband-Richtstrahler

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DE1516756A1
DE1516756A1 DE19661516756 DE1516756A DE1516756A1 DE 1516756 A1 DE1516756 A1 DE 1516756A1 DE 19661516756 DE19661516756 DE 19661516756 DE 1516756 A DE1516756 A DE 1516756A DE 1516756 A1 DE1516756 A1 DE 1516756A1
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antenna
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broadband directional
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directional radiator
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Application number
DE19661516756
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English (en)
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Graziadei Dr Phil Heinz
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Graziadei drphil Heinz
Original Assignee
Graziadei drphil Heinz
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

  • Breitband-Richtetrahler Eine der bekannten Ausführungsformen für einen Breitband-Richtetrahler besteht nach dem Hauptpatent 1 101 535 aus zwei symmetrisch angeordneten, zueinander geneigten, gekrümmten Antennenflächen von variabler Breite.
  • Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung--eines Breitband-Ilichtstrahlera -aus zwei symmetrisch angeordneten, zueinander geneigten, gekrümmten Antennenflächen von v4riabler Breite. Erfindungsgemäß haben die Tangenten an die zur Mittellinie symmetrischen Randlinien jeder Antennenfläche ihren größten Neigungswinkel gegen die Mittellinie zwischen dem gespeisten und dem offenen Ende jeder Antennenfläche. Auf diese Weise läßt sich die-Richtwirkung des Breitband-Richtstrahlers nach dem Hauptpatent wesentlich verbessern. Ein schematisches Beispiel für die erfindungegemäße Formgebung zur Erzielung einer ve-rbeäserten Richtwirkung ist in Abb. 1 gezeigt. Die mit,r,r bezeichneten Randlinien einer abgewickelten Antennenfläche erreichen etwa in den Punkten F.F ihre größte Neigung gegen die Mittellinie.
  • Um zusätzlich eine weitgehende Frequenzunabhängigkeit der Richtwirkung zu erhalten, sind die Funkte P,2 mit der größten Neigung der Randlinien gegen die Mittellinie zweckäßigerweise in das erste Flächendrittel, in die Nähe des_ gespeisten Endes der Antennenfläche zu.loßen, wig 4,bb.',2 zeigt.
  • Die Formgebung der Antennenflächeakann auch dahingehezid.a.bge wandelt werden, daß ein bestimmter Ab schnitt der durch die Punkte 2,2 gAhenden Wendetangenten.der Randlinien rir mit diesen zusamMenfällt. Dies ist ebenfalls in Abb. 2.dargestellt. Im Grenzfalls können die Wendetangenten an die Randlinien am gespeisten Ende der Antennenfläche beginnen, so daß der erste Flächenabschnitt gerade Randlinien hat. Wie gleichfalls Abb. 2 zeigt, können die Antennenflächen ,auch so gestaltet werden, daß sie gleichsam aus zwei verschiedenartig geformten Abschnitten besteher4 und zwar derart, daß der-erste Flächenabschnitt mit gekrümmten, gekrümmten und geraden oder nur mit geraden Randlinien allmählich in einen zweiten Abschnitt übergeht, der vorzugsweise gerade Randlinieh hat. Bei geringeren Anforderungen an.den Reflexionsfaktor können die beiden Abschnitte jedoch auch unmittelbar aneinander stoßen.
  • Die Formgebung der Antennenflächen kann aber auch dahingehend abgewandelt werden, daß der größte Neigungswinkel, den die Tan#enten an die Randlinien im ersten längendrittel jeder Antenzenfläche mit der Plächenmittellinie bilden, größer oderigleich groß ist als der oder als die Neigungewinkel im alft#schließenden Abenhnitt von höchstens einem Drittel der.Plächenlänge und daß der oder die Neigungswinkel des zweitenilängenabschnittes entweder größer, gleich groß oder kleiner sind als im restlichen Längenabschnitt, r# iBür das Breitbandverhalten der Antenne iät unter anderem ein möglichst großer Flächeninhalt der Antennenflächen gUnstig. Bei gleichem 7lächeninhalt ist im allgemeinen Aigboh eine gestreckte Antennenfläche günstiger als eine p#rung6110.-Eine Mindestflächenbreite von etwa einem Drittel e' 311lÄchenlänge Ist zweckmäßi .Eiüo Weiterbildung der erfindungegemdßen Anordnung besteht dat-ing daß der felderfüllte Raum zwiebhen den Antennenfläohen an-den gespeisten Flächenenden und innerhalb eines gewienen-AbnähnittE; in Richtung zum offenen Flächenende hin miteinem Dielektrikum der relativen Dielektrizitätskonstanto größer als eine ausgefüllt ist. Bei gegebenem, vorwiegend konstruktiv bedingtem Flächenabstand und bei gegebenem Anfangewollin-widerstand läßt sich dadurch die Anfangeibreite der Antennenflächen verkleinern. Dies wirkt sich unter anderem auf den Reflexionsfaktor günstig aus, weil sich auf diese Weise die sonst unvermeidliche geometrische Stoßetellezwischen der Antenne und den Leiterabmessungen des Speisesysteme beseitigen oder zumindest verringern läßt. Ein zweiter Vorteil dieser Maßnahme ist, daß sich die Antennenflächen mit dem Dielektrikum auf einfache Weise haltern und in ihrer Lage fixieren lasse4-0 Damit keine elektrische Stoßstelle entsteht, muß die'wirkeame Dielektrizitätskonstante antennenseitig allmählich auf den Wert eine abnehmen. Dies läßt sich durch eine allmählich auslaufende Formgebung des Dielektrikums erreichen. Zugleich damit muß sich aber auch die Breite und/oder der Abstand der Antehnenflächen in geeigneter Weise ändern. Die Anordnung des Dielektrikums ist in #bb. 3 verdeutlicht. Dargestellt sind die Spuren der gekrümmten Antennenflächen. Abb. 4 zeigt die gleiche Maßnahme für die gegen Erde erregte Halbantenne.
  • Die symmetrische Antenne nach Abb. 3 oder die Halbantenne nach Abb. 4 können im einfachsten Fall mit einer symmetrischen oder erdunsymmetrischen Streifenleitung erregt werden. In vieler Hinsicht vorteilhafter ist'aber die Speisung mit zwei symmetrischen Koaxialkabeln oder mit nur einem Koaxialkabel bei der erdunsymmetrischen Halbantenne. Dazu kann ein besonderes koaxiales Zwischenstück zwischen jedem Kabel und jeder Antennenfläche verwendet werden. Entsprechend seiner Aufgabe soll es kurz als.koaxiale Fassung bezeichnet werden., Der einfacheren zeichnerischen Darstellung wegen ist diese Fassung und das sich anschließende Dielektrikum in den Ab- bildungen 5 bis 8 nur für den Fall der Halbantenne dargestellt. Der Vorteil der koaxialen Fassung ist, daß sich mit ihr in verhältnismäßig einfacher Weise eine..außerordentlich exakte Anpassung zw:#schen Antenne und Koaxialkabel erreichen läßt. Zugleich ist das Kabel dadurch leicht abtrennbar, daß die koaxiale Fassung auf der Kabelseite mit einem in die Fassung geschraubten HF-Stecker ausgerüstet wird. Die Antennenseite der Fassung kann als gekrümmte oder als ebene Fläche ausgebildet sein. Im letz teren Falle ist es vorteilhaft, wenn sie schräg zur Basiefläche und/oder zur Achse der Fassung verläuft. Um auch die Rand-Feldlinien erfassen zu können, soll die Fläche der Fassung zweckmäßigerweise breiter als die Antennenfläche sein. Die Antennenfläche, die mit dem Innenleiter der Fassung verbunden ist, verjüngt sich zwangsläufig zum Innenleiter hin. Dementsprechend kann auch die Schrägfläche, wie Abb. 5 zeigt, in Höhe der koaxialen Bohrung schmaler sein als an ihrer Basis. Das Breitband-Verhalten der Antenne läßt sich hinsichtlich f -des Reflexionsfaktors und des Richtdiagramms auch durch die Art der Flächenkrümmung beeinflussen. Da diese Eigenschaften teilweise gegenläufig sind, hängt die zweckentsprechendste Krümmungsart.auch davon ab, welche der Forderungen bevorzugt wird.
  • Eine hinsichtlich des Reflexionsfaktors günstige Ausführungsmöglichkeit besteht darin, daß die Antenneni-lächen auf ihrer ganzen Länge oder zumindest auf dem größten Teil davon einen konstanten Krümmungsradius haben, also kreisbogenförmig gekrümmt sind. Selbstverständlich kann sich der Krümmungsradius aber auch längs der Antennenfläche stetig ändern. Ein verhältnismäßig kurzer Längenteil von höchstens der halben Flächenlänge am Anfang der Antennenfläche kann beispielsweise auch eben sein, wie Abb. 5 zeigt. Bei einer anderen, hinsichtlich der Breitbandigkeit des Richtdiagramms zweckmäßigen Ausführungsart ist nur. ein verhältnismäßig kurzer Abschnitt der Antennenflächen von höchstens der halben Flächenlänge, vorzugsweise von höchstens einem Zehntel dieser Länge, kreisbogenförmig gekrümmt, während-der sich anschließende Abschnitt bis zum offenen Ende hin vorzugsweise eben ist. Auch hierbei kann wie Abb. 6 gleichfalls zeigt, der Anfangsabschnitt, der im wesentlichen der Transformation des 'Jellenwiderstandes dient, eben sein. Im Grenzfalle kann der ebene Anfangsabschnitt und der ebene Hauptabschnitt auch winkelig aneinander stoßen. Eine gewisse Verbesserung des Reflexionsfaktors läßt sich weiterhin dadurch erreichen, daß ein kurzer'Abschnitt von höchstens einem Viertel der Länge am offenen Ende der Antennenflächen von Abb. 5 oder Abb. 6 einen kleineren oder kleinere Krümmun-sradien hat als der vorhergehende Hauptabschnitt. In Abb. 8 ist dies beispielsweise verdeutlicht. Im Grenzfalle wiederum kann dieser.kurze Endabschnitt auch eben sein und winkelig an den Hauptabschnitt angesetzt sein. Eine weitere erfinderische Maßnahme bezieht sich nur auf die symmetrische Antenne und bezweckt ihre Speisung mit nur einem Koaxialkabel, entweder unmittelbar oder mit zwischengeschalteter koaxialer Fassung. Hierbei ist die eine Antennenfläche mit dem Außenleiter der Koaxialleitung verbunden, und die andere einerseits mit dem Innenleiter und andererseits mit dem einen Schenkel einer Symmetrierungsschleife. Den anderen Schenkel stellt das speisende Koaxialkabel dar. Bei geeigneter Bemessung der Antennenflächen ist damit eine sehr breitbandige Umsymmetrierung möglich.
  • Der Verlauf des Reflexionsfaktors kann weiterhin durch zusätzliche Schaltungsmaßnahmen günstig beeinflußt werden. Beispielsweise kann zwischen den Antennenflächen, etwa im ersten Längendrittel eine #uerinduktivität eingeschaltet werden, etwa in Form von zwei parallel geschalteten, kurzgeschlossenen Stichleitungen. vieiterhin kann auch in jede Antennenfläche eine Serienkapazität im Abschnitt zwischen der Quei#induktivität und den gespeisten Enden eingeschaltet werden. Eine mögliche Ausführungsart, bei der die Kondensatorbeläge von den Enden der durchgetrennten Antennenflächegebildet werden, ist in Abb. 7 skizziert, Durch einige weitere Maßnahmen kann entweder der Anwendungsbereich der beschriebenen Antenne erweitert werden oder kann die praktische Ausführung erleichtert werden. So kann die symmetrische oder die unsymmetrische Antenne auch drehbar gestaltet werden. Ferner kann durch Kombination von mehreren, flächenartig angeordneten Antennen eine extreme Strahlungsbündelung, beispielsweise für radioastronomische Zwecke, erreicht werden.
  • Zur konstruktiven Vereinfachung können die gekrümmten Randlinien der abgewickelten Antennenflächen durch mindestens zwei Abschnitte mit geraden Randlinien ersetzt werden. Ebenso können die gekrümmten Abschnitte der Antennenflächen durch mindestens zwei ebene 2lächenabschnitte ersetzt werden. Schließlich können die Antennenflächen, durch flächerartie angeordnete Drähte, Stäbe oder Bänder verwirzilicht zzerden.

Claims (2)

  1. F a t e n t 'a n s p r ü c h e Breitband-Richtstrahler aus zwei symmetrisch angeordneten, zueinander geneigten, gekrümmten Antennenflächen -von variabler Breite nach Iatent 1 101 535, dadurch ge-" kennzeichnet, daß die Tangenten an die zur Mittellinie symmetrischen Randlinien jeder Antennenfläche ihren größten Neigungswinkel gegen die Mittellinie zwischen dem gespeisten und dem offenen Ende jeder Antennenfläche haben.
  2. 2. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede abgewickelte Antennenfläche gleichsam aus zwei verschiedenartigen, allmählich ineinander übergehenden Abschnitten besteht, und zwar aus einem am gespeisten Ende beginnenden Abschnitt mit geraden und/oder mit gekrümmten handlinien und aus einem sich anschließenden Abschnitt mit vorzug sweise geraden Randlinien. 3. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Neigungswinkel, dendie Tangenten an die Randlinien im ersten Längendrittel jeder Antennenfläche mit deren Mittellinie bilden, größer oder gleich groß.ist als der oder die Neigungswinkel im zweiten Längendrittel und daß der oder die Neigungswinkel im zweiten Längendrittel größer, gleich groß oder kleiner sind als im letzten Längendrittel. 4. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den gespeisten Enden der beiden Antennenflächen oder bei der gegen Erde erregten Halbantenne der Raum zwischen dem gespeisten Ende der Antennenfläche und Erde mit einem Dielektrikum ausgefüllt ist, dessen relative Dielektrizitätskonstante größer als eins ist. 5. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, .dadurch gekennzeichnetg daß die gespeisten Enden der beiden Antennenflächen je mit dem Innenleiter eines Koaxialkabels verbunden sind. 6. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Koaxialkabel und Antennenfläche eine Art koaxiale Fassung zwischengeschaltet ist, deren Kabelseite mit einem HF-Stecker ausgerüstet ist, während ihre Antennenseite als ebene oder gekrümmte Fläche ausgebildet ist. 7. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die antennenseitige Fläche der koaxialen Fassung eben ist, schräg zu derem Innenleiter verläuft und an der Basis am breitesten ist. 8. Breitband--Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die AntennenflächEnzumindest auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge einen konstanten Krümmungsradius haben. .9. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Abschnitt der Antennenflächen von höchstens der halben Flächenlänge, vorzugsweise von höchstens einem Zehntel dieser Länge, kreisbogenförmig gekrümmt ist, während der Hauptabschnitt bis zum offeneh Ende hin eben ist. 10. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenflächen beginnend an den gespeisten Enden zunächst auf einem Abschnitt von höchstens der halben Flächenlänge parallel zueinander verlaufen und sodann längs des sich anschließenden vorzugs-- weise ebenen Hauptabschnittes bis zu den offenen Enden hin zueinander geneigt sind. 11. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Randlinien der abgewickelten Antennenflächen näherungsweise durch eine Folge von mindestens zwei geraden aandlinien ersetzt sind und daß der gekrümmte Abschnitt der Antennenflächen durch eine Folge von mindestens zwei ebenen Flächen ersetzt ist. 12. Breitband--Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine der beiden Antennenflächen wirklich vorhanden.ist und oberhalb der Erdoberfläche angeordnet ist, während die andere nur als fiktives Spiegelbild vorhanden ist. 13. 'Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Antennenflächen mit dem Außenleiter des speisenden Koaxialkabels oder mit der schrägen Fläche einer koaxialen Fassung verbunden ist, während die andere einerseits mit dem Innenleiter des Koaxialkabels oder der koaxialen Fassung und andererseits mit einem der beiden Leiter einer Symmetrierungsschleife verbunden ist, deren anderer Leiter das Koaxialkabel ist. 14. Breitband-Richtstrahler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenflächen aus flä- chenartig angeordneten Drähten, Stäben oder bändern bestehen.
DE19661516756 1966-04-22 1966-04-22 Breitband-Richtstrahler Pending DE1516756A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2921856A1 (de) * 1979-05-30 1982-04-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Richtantenne
DE3503990A1 (de) * 1985-02-06 1986-08-07 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Breitbandige richtantenne

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US4811027A (en) * 1985-02-06 1989-03-07 Eltro Gmbh Broad-band directional antenna

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