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Antenne, vorzugsweise für Dezimeterwellen, mit in der Horizontalen
in mehrere Richtungen gerichteter Abstrahlung Die Erfindung betrifft eine Antenne,
vorzugsweise für Dezimaterwellen, mit in der Horizontalen in mehrere Richtungen
gerichteter Abstrahlung und mehreren in unterschiedliche Richtungen strehlenden,
in teilweise unterschiedlichen Höhen an der Aussenseite eines Trageteiles mit im
wesentlichen vertikaler Längsausdehnung angeordneten Strahlern mit im wesentlichen
horizontaler Polarisation dqr elektrischen Feldstärke, sowie mit wenigstens einer
Speiseleitung, die zu einem Verteiler für die Zuleitungen der Strahler führt, der
sich in dem Trageteil oder in dessen Nähe befindet.
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Beispielsweise bei aus mehreren Strahlern zusammengesetzten Rundstrahlaptennen,
d.h. bei Antennen mit in der Horizontalen allseitiger Abstrahlung, und insbesondere
bei solchen Rundstrahlantennen, bei denen ein möglichst kreisrundes, horizontales
Strahlungsdiagramm
angestrebt wird, ist es zweckmässig, die einzelnen Strahler möglichst dicht an einer
zentralen Achse anzubringen, um welche herum die Strahler angeordnet sind. Gleiches
gilt für eine Antenne mit einem Horizontaldiagramm, das einem Kreissektor angenahert
seine soll.
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Im allgemeinen werden die Strahler an einem gemeinsamen Trageteil,
beispielsweise einem Tragrohrbefestigt, in dem sich die Zuleitungen zu den Strahlern
befinden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zuleitungen wenigstens teilweise
an der Aussenseite eines Tragerohres in unmittelbarer Nähe von dessen Aussenwandung
entlangzuführen. Dadurch lassen sich die Breitenabmessungen des Trageteiles - bei
einem Tragerohr also dessen Durchmesser - verringern. Es ist jedoch nicht möglich,
alle Zuleitungen und Speiseleitungen an der Aussenwandung eines Tragerohres zu verlegen,
wenn die Antenne eine grössere Anzahl von Strahlern besitzt, die sich zum Teil in
Zuleitungen unterschiedlichen Höhen befinden, weil sich /in grösserer Zahl
auf der Aussenwandung des Tragerohres gegenseitig elektrisch stören oder mechanisch
behindern würden.
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Ein Teil der Zuleitungen und Speiseleitungen muss demnach im Inneren
des Trageteiles verlaufen, was der Reduzierung von dessen Breitenabmessungen entgegensteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne zu schaffen, bei der es
möglich ist, die Breitenabmessungen des Trageteiles -zu welchem Zweck auch immer
- weiter zu reduzieren. Bei der im einleitenden Absatz beschriebenen Antenne besteht
die Lösung
dieser Aufgabe erfindungsgemäss darin, dass die Speiseleitung
ausserhalb des Trageteiles ungefähr parallel zu dessen Längsachse und mit einem
Abstand vom Trageteil von nicht weniger als ungefähr einer Betriebswellenlänge der
Antenne bis in die Höhe des Verteilers geführt ist, und dass die Speiseleitung sich
von dort in einer im wesentlichen horizontalen Fläche bis zum Verteiler erstreckt.
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Durch das Verlegen der Speiseleitung oder -leitungen aus dem Trageteil,
beispielsweise Tragerohr, hieraus wird der im Inneren des Trageteiles für-Leitungen
benötigte Raum vermindert, so dass die Breitenabmessungen des Trageteiles, beispielsweise
der Durchmesser eines Tragerohres herabgesetzt werden können. Durch die Verlegung
der Speiseleitung bzw. -leitungen nach aussen ergibt sich jedoch zunächst die Gefahr,
dass die Strahlungsfelder der Strahler der Antenne beeinflusst werden.
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Beim Erfindungsgegenstand wird diese Gefahr dadurch gebannt, dass
die Speiseleitung bzw. -leitungen in einem Abstand von nicht weniger als ungefähr
einer Betriebswellenlänge der Antenne vom Trageteil verlaufen. Die Speiseleitung
läuft also mit Abstand ungefähr parallel zur Trageteiloberfläche und steht dabei
ungefähr senkrecht zur elektrischen Feldstärke der horizontal polarisierten Strahler.
Eine gegenseitige elektrische Beeinflussung der Strahler und der Speiseleitung ist
daher nicht möglich.
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Zwischen dem Punkt, bis zu welchem die Speiseleitung in einem Abbrand
von nicht weniger als ungefähr einer Betriebswellenlänge
der Antenne
zum Trageteil Verlauft, und dem Verteiler kann die Speiseleitung zwar parallel zur
Richtung einer Komponente der elektrischen Feldstärke eines oder mehrerer Strahler
liegen. Da jedoch die Länge der Speiseleittirig vérhältnismässig gross im Vergleich
zur Betriebswellenlänge ist, kann die Speiseleitung nicht in Resonanz gera.en3 sd
dass auch durch diesen Teil der Speiseleitung" nur eine unbedeutende gegenseitige
Beeinflussung der Strahler und Speiseleitung möglich ist.
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Eine zweckmässige Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht
darin, dass wenigstens derjenige Deil der Speiseleitung, der ungefähr parallel zum
Trageteil angeordnet ist, aus einer geschirmten, vorzugsweise koaxialen Ijeitujig
besteht.
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Der Durchmesser der geschirmten Leitung sollte klein im Verhältnis
zur Betriebswellenlänge sein. Durch jedes dieser Gestaltungsmerkmale lässt sich
die elektrische Beeinflussung zwischen Strahlern und Speiseleitung gering halten.
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Um das Entstehen unerwünschter Ströme auf demjenigen Teil der Speiseleitung
zu vermeiden, der in einer im wesentlichen horizontalen Fläche liegt, kann ein Sperrtopf
auf diesem Teil der Speiseleitung vorgesehen sein.
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Vorzugsweise kann der in einer horizontalen Ebene durch den Verteiler
liegende Teil der Speiseleitung ausserdem in einer Ebene liegen, die die Längsachse
des Trageteiles enthält. Bei Verwendung eines hohl zylindrischen Tragerohres bedeutet
dies
also, dass ein Teil der Speiseleitung auf einem verlängerten
Radius eines in Verteilerhöhe gelegten Tragerohr-Querschnittes geführt ist.
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Selbstverständlich wird man, nachdem durch die Erfindung die Voraussetzungen
dafür geschaffen sind, die Breitenabmessungen des Trageteiles, bei einem Gragerohr
also den Durchmesser, klein im Verhältnis zur Betriebswellenlänge der Antenne halten.
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Beispielsweise bei Verwendung von Dipol- oder Faltdipolhälften als
Strahler, wobei jeweils mehrere Strahler in einer von mehreren, senkrecht zur Längsausdehnung
des Trageteils liegenden Strahlerebenen angeordnet sind und die Strahlerebenen Drehkreuze
enthalten, lässt sich bei Anwendung des Erfindungsgedankens eine Antenne aufbauen,
die ein horizontales Strahlungsdiagramm aufweist, das nahezu kreisrund ist. Dabei
ist es zweckmässig, jeweils mehrere Strahlerebenen an einem Verteiler anzuschliessen.
Bei Vorhandensein mehrerer Verteiler führt dann zu jedem eine Speiseleitung. Die
zu verschiedenen Verteilern führenden Speiseleitungen sollten Abstände voneinander
aufweisen, damit sich nicht mehrere Speiseleitungen nur in einer Strahlungsrichtung
häufen. Am besten ist es, wenn die Abstände zwischen denjenigen Teilen benachbarter
Speiseleitungen, die ungefähr parallel zum Trageteil angeordnet sind, untereinander
ungefähr gleich sind, so dass sich diese Teile der Speiseleitungen ungefähr gleichmässig
auf alle Richtungen verteilen
Diese Anordnung ist auch möglich,
wenn die in im wesentlichen horizontalen Flächen liegenden Teile mehrerer Speiseleitungen
die gleiche Richtung haben. Die anschliessenden Teile der Speiseleitungen werden
dann nicht genau parallel zur Längsachse des Trageteils geführt, sondern verlaufen
teilweise ungefähr in Form einer Spirale mit grosser Steigung. Sofern der Winkel
zwischen einer Tangente an die Achse der Speiseleitung und der Achse des Trageteils,
im Bogenmass angegeben, klein gegenüber 1 ist, bleibt die Beeinflussung des Strahlungsfeldes
durch die Speiseleitung praktisch ebenso gering wie bei paralleler Anordnung.
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Es lassen sich auch mehrere Speiseleitungen in einem Bereich, in dem
sie nebeneinander ungefähr parallel zum Trageteil verlaufen, zu einem Bündel zusammenfassen,
wenn die Durchmesser der Speiseleitungen so klein sind, dass auch die Querschnittsabmessungen
des Bündels klein im Verhältnis zur Betriebswellenlänge der Antenne sind.
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Wenn die erfindungsgemässe Antenne von einem Kunststoff-Schutzmantel
umgeben ist, beispielsweise von einem Kunststoffrohr-Mantel, ist es zweckmässig,
diejenigen Teile der Speiseleitung bzw. -leitungen, die ungefähr parallel zum Trageteil
verlaufen, in der Nähe des die Antenne umgebenden Kunststoff-Mantels anzuordnen,
wo sie sich leicht an diesem befestigen lassen.
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Anhand der Zeichnung wird ein Ausfuhrungsbaæpiel der Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1: eine mit Merkmalen der Erfindung ausgestattete
Antenne, die sich auch als Baugruppe innerhalb einer grösseren Antenne verwenden
lässt, die aus mehreren dieser Baugruppen durch Ubereinandersetzen derselben aufgebaut
sein kann; Figur 2: eine schematische Darstellung einer aus zwölf der genannten
Baugruppen zusammengesetzten Antenne (gegenüber Figur 1 verkleinert); Figur 3: eine
gegenüber Figur 2 vergrösserte Draufsicht auf Figur 2.
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In Figur 1 sind an einem hohlzylindrischen Trageteil 5 mehrere Faltdipolhälften
11 bis 26 angebracht, von denen jeweils vier in einer der Strahlerebenen 1 bis 4
liegen. Korrespondierende Strahler der Strahlerebenen 1 und 2 sind gleich ausgerichtet.
Gleiches gilt für die Strahlerebenen 3 und 4, bei denen jedoch die Strahler gegenüber
korrespondierenden Strahlern der Strahlerebenen 1 und 2 um 450 um die Achse des
Grageteiles 5 geschwenkt sind. Dies hat sich zur besonders guten Annäherung des
horizontalen Strahlungsdiagrammes an die Kreisform als zweckmässig erwiesen.
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Die Strahlerebenen 1 bis 4 werden von einem gemeinsamen Verteiler
6 aus gespeist. Von dessen Innerem ausgehend führen innerhalb des Trageteiles 5
symmetrische Leitungen zu zwischen den Strahlerebenen 1 und 2 bzw. 3 und 4 liegenden
Unterverteilern. Durch die Öffnung 43 tritt ein Zweiter der vom Verteiler
6
zum Unterverteiler der Strahlerebenen 1 und 2 führenden, symmetrischen Leitung durch
die lSandung des i'rageteiles 5. Nach Durchtreten der Öffnung 43 verzweigt sich
der Leiter in Zuleitungen 29 und 32, die zu den Faltdipolhälften 14 und 17 führen.
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Zu den Faltdipolhälften 13 und 16 sind weitere Zuleitungen 28 bzw.
34 gelegt. Nicht sichtbar befindet sich an der Rückseite des Trageteiles 5 eine
der Öffnung 43 entsprechende weitere Öffnung, durch welche der andere Leiter der
vom Verteiler 6 kommenden und innerhalb des Trageteiles 5 liegenden, symmetrischen
Leistung tritt und sich verzweigt. Von dieser Verzweigung führt eine Zuleitung 31
zur Faltdipolhälfte 15 und eine andere, nicht sichtbare Zuleitung zur Baltdipolhälfte
12. Von dieser führt eine weitere Zuleitung 27 zur Faltdipolhälfte 11, während eine
Zuleitung 35 die Faltdipolhälfte 18 versorgt.
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Entsprechend liegen die Verhältnisse bei den Strahlerebenen 3 und
4, wo eine der Öffnung 43 entsprechende Öffnung 45 sichtbar ist, sowie Zuleitungen
36 bis 42.
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Zum Verteiler 6 führt die.Speiseleitung 8. Sie befindet sich ausserhalb
des Trageteiles 5. Der Teil 8 b der Speiseleitung 8 verläuft im Abstand -von nicht
weniger als ungefähr einer Betriebswellenlänge vom Trageteil 5o Der Teil 8 b der
Speise= leitung 8 steht ungefähr senkrecht auf den Längsachsen der Faltdipolhälften
11 bis 26, d.h. ungefähr senkrecht auf der
Richtung der elektrischen
Feldstärken, die von den Strahlern erzeugt werden.
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Der Teil 8 a der Speiseleitung 8 erstreckt sich zwischen dem Verteiler
6 und dem Punkt 9, bis zu welchem der Teil 8 b der Speiseleitung 8 ungefähr parallel
zum Trageteil 5 geführt ist.
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Der Teil 8 a liegt in einer horizontalen, durch den Verteiler 6 gehenden
Ebene und ausserdem in einer vertikalen, die Längsachse des Trageteiles 5 enthaltenden
Ebene.
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Die Teile 8 a und 8 b der Speiseleitung 8 sind Koaxialleitungen. Um
den refiexionsfreien Übergang von der Koaxialleitung zu der im Inneren des Trageteiles
5 befindlichen, symmetrischen eitung zu ermöglichen, ist der Verteiler 6 gleichzeitig
als Symmetriereinnchtung 7 ausgebildet.
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Auf dem Teil 8 a der Speiseleitung 8 befindet sich ein Sperrtopf 10,
durch welchen Mantelströme auf dem Teil 8 a der Speiseleitung 8 unterdrückt werden
sollen. Solche Mantelströme können durch die Faltdipolhälften induziert werden.
Es können sich auf dem Teil 8 a auch mehrere Sperrtöpfe befinden. Soll die Antenne
bei mehreren Frequenzen betrieben werden, so kann jeweils ein Sperrtopf auf dem
Teil 8 a auf eine der Frequenzen abgestimmt sein.
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In Figur 2 ist eine Antenne gezeigt, die aus mehreren Baugrllpperl
nach Figur 1 zusammengestellt ist. Ein gemeirlciameEi Trageteil 5 trägt die Strahlerebenen,
von denen jede durch ein Kreuz anc!doutet; ist. Wio i.n Figur 1 iSt jeweils i
lerebenen
eine Speiseleitung und ein Verteiler (61 bis 72) zugeordnet. Der Übersichtlichkeit
halber sind die Speiseleitungen 81 bis 92 nur in der Nähe ihrer zugehörigen Verteiler
gezeichnet. In Wirklichkeit sind die Speiseleitungen 8 bis 92 in Richtung der Pfeile
weitergezeichnet zu denken.
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Die Antenne ist von einem Kunststoffmantel 50 umgeben, der aus drei
Kunststoffrohren 50 a, 50 b, 50 c besteht. Die dazwischenliegenden Trennlinien 51
und 52 deuten gleichzeitig die Aufteilung der Antenne in drei Baueinheiten an. Die
Baueinheiten sind untereinander gleich, sowohl in elektrischer Hinsicht als auch
bezüglich der räumlichen Ausrichtung der* Speiseleitungen. Innerhalb jeder der Baueinheiten
ist dafür gesorgt, dass die darin enthaltenen Speiseleitungen am unteren Ende der
Baueinheit voneinander gleichen Abstand aufweisen, so dass sie sich auf alle Strahlungsrichtungen
gleichmässig verteilen. Damit innerhalb der beiden unteren Baueinheiten die nach
oben gehenden Speise leitungen nicht an den gleichen Stellen wie die in diesen Baueinheiten
endenden Speiseleitungen liegen, werden die in den beiden oberen Baueinheiten endenden
Speiseleitungen 8-1 bis 88 im oberen Abschrli-ht des Teils, der ungefähr parallel
zur Achse des Trageteils angeordnet; ist, in Form von Spiralen geführt, und zwar
in <leni dargestellten Beispiel die Leitungen 81 bis 84 als linksgängige, die
Leitungen 85 bis 88 alsrechtsgängige Spir'a1ii *horizontalen Teile der
In
Figur 3, einer vergrösserten:DrauSsicht auf die Antenne nach Figur 2, ist aies erkennbar.
Für die Bezeichnung der dargestellten Teile ist davon ausgegangenworden, dass die
oberste Baugruppe in Figur 2 mit Figur 1 identisch ist, dass also die obersten vier
Erellze in Figur 2 die Strahlerebenen 1 bis 4 aus Figur 1 sind.
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In der Draufsicht gemäss Figur 3 sind also sichtbar die Falt'-dipolhälften
11 bis 14 und um 450 versetzt die Faltdipolhälften 19 bis 22, jeweils am Trageteil
5 befestigt. Sichtbar ist ebenfalls die in Figur 2 vom Verteiler 61 abgehende Speiseleitung
81, die in Figur 1 der Speiseleitung 8 entspricht, aber in den Figuren 2 und 3 in
eine andere Richtung weisend angeordnet ist als in Figur 1. Weiterhin sind die Speiseleitungen
82 bis 84 sichtbar. Bs ist ersichtlich, dass sich die Speiseleitungen 81 bis 84
gleichmässig über alle Strahlungsrichtungen verteilen, die Winkel zwischen den horizontalen
Teilen benachbarter Speiseleltungen sind in Figur 3 nämlich untereinander gleich.
Da die horizontalen Teile der Speiseleitungen alle gleich lang sind, sind auch die
Abstände zwischen den ungefähr vertikalen Teilen der Speiseleitungen 81 bis 84 untereinander
gleich Es ist angedeutet, dass für die Speiseleitungen 81 bis 84 eine Verdrallung
nach links vorgesehen ist. Aus Figur 3 ist weiterhin ersichtlich, dass die vertikalen
Teile der Speiseleitungen in der Nahe des Eunststoffmantels 50 verlaufen und daran
befestigt sein können.
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11 Seiten Beschreibung 16 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit
7Figuren