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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.