DE2337997C3 - Kurzwellen-Vorhangantenne - Google Patents

Description

Rundfunk-Sendestationen, die im Kurzwellen-Be-

reich Sendungen in weit entfernte Gebiete abstrahlen, benötigen scharfbündelnde Antennen mit hohem Gewinn. Für die meisten Versorgungsaufgaben ist eine Strahlungscharakteristik geeignet die eine azimutale Halbwertsbreite von etwa 30° und einen Erhebungswinkel der Hauptkeule von etwa 10" hat Antennen mit einer derartigen Strahlungscharakteristik haben einen Gewinn von etwa t-8 dB bezogen auf den Halbweilen-Dipol (λ/2- Dipol).
Für die Versorgung großer Entfernungen können acht Rundfunkbänder verwendet werden, die im Frequenzbereich zwischen 535 und 26,1 MHz liegen. Um mit möglichst wenig Antennen auskommen zu können, ist es wünschenswert dall die Antennen möglichst breitbandig sind.

Bekannt sind beispielsweise Vorhangantennen aus Ganzwellendipolen mit zwei Spalten zu je vier Ganzwellen-Dipolen. Eine solche Antenne kann in maximal drei Rundfunkbändern betrieben werden. Außerdem ist es möglich, die HaurHslrahlungsrichtung

-to zu schwenken, um Empfangsgebiete in verschiedenen Azimutrichtungen mit einer einzigen Antenne versorgen zu können. Dadurch können mehrere Antennen mit fester Strahlungsrichtung durch eine einzige mit elektrisch schwenkbarer Hauptstrahlungsrichtung er-

•»5 setzt werden. Bei der bekannten Antenne ist der mögliche Winkel, um den die Hauptstrahlungsrichtung geschwenkt werden kann, kleiner als 15°.

Eine andere Vorhangantenne gleichen Typs aus vier Spalten zu je vier Λ/2-Faltdipolen kann ebenfalls

'o maximal in drei Rundfunkbändern betrieben werden. Der Schwenkbereich der Hauptstrahlungsrichtung ist jedoch größer. Er beträgt ± 30°.

Bekannt sind auch Kurzwellen-Sendestellen mit logarithmischperiodischen Antennen, die breitbandig für den gesamten Frequenzbereich der oben genannten acht Kurzwellen-Rundfunkbereiche sind. Sie haben aber kleinere Gewinnwerte als Vorhangantennen und Schwenkwinkel, die kleiner als 30°, nämlich nur etwa 20° sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kurzwellen-Vorhangantenne zu schaffen, die breitbaridiger ist als die bekannten.

Diese Aufgabe wird durch die im ersten Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Frequenzbereich der erfindungsgemäßen Antenne erstreckt sich über vier benachbarte Kurzwellen-

Rundfunkbänder. Gegenüber den bekannten Vorhangantennen ist der Frequenzbereich demnach um ein Rundfunkband erweitert Dieser Vorteil wirkt sich besonders günstig aus bei Antennenanlagen, deren Frequenzbereich sich auf alle acht Rundfunkbänder erstrecken soll. Bei Verwendung der bekannten Vorhangantenne, deren Frequenzbereich sicli jeweils über drei Rundfunkbänder erstreckte, waren drei solcher Vorhangantennen für den Frequenzbereich aller acht Rundfunicbätider nötig. Von der erfindungsgemä-Qen Vorhangantenne werden für diese acht Rundfunkbänder nur noch zwei Antennen benötigt

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Antenne dargestellt

F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Spalte von vier Faltdipolen und des Leitungssystems,

Fig.2 zeigt eine Drehstand-Breitband-Faltdipol-Vorhangantenne für Kurzwellen-Rundfunksender,

Fig.3 zeigt eine Seitenansicht der Antenne nach F i g. 2 und

F i g. 4 eine Aufsicht

Die Kurzwellen-Vorhangantenne in F i ρ 1 besieht aus vier horizontalen Faltdipolen, die in Form einer Dipolspalte senkrecht übereinander im gegenseitigen Abstand von ungefähr einer halben Wellenlänge A₀ bei der mittleren Betriebsfrequenz k angeordnet sind. Die mittlere Betriebsfrequenz ist das arithmetische Mittel der beiden Randfrequenzen, die gerade noch in den Betriebsfrequenzbereich der Antenne fallen sollen. Die schematisch dargestellten Leiter 1, 1', 2, 2', 3, 3', 4, 4' jo sind in der Praxis bevorzugt als Seilreusen ausgebildet Die vier eine Spalte bildenden Dipole werden mit einem System erdsymmetrischer Leitungen gespeist das als Breitbandspeisung ausgeführt ist Die beiden einander benachbarten Leiter 1 und Γ des obersten Faltdipoles haben für Gegentaktwellen einen Wellenwiderstand von ungefähr 337 Ohm. Der Radius des einem Faltdipol für Gleichtakterregung äquivalenten Strahlers läßt sich aus den weiter unten im Zusammenhang mit Fig.2 beispielsweise angegebenen Reusendrahtabständen und -abmessungen für die Anwendung in den Rundfunkbändern 6/7/9/11 berechnen, woraus sich ein auch für andere Anwendungsfälle im wesentlichen einzuhaltendes Verhältnis dieses Radius zur Länge / des Dipols ergibt (Zur genauen Berechnung vgl. Küpfmüller »Einführung in die theoretische Elektrotechnik«, 7. Auflage, S. 93 ff; zur überschlägigen Berechnung: Hütte IV B, 28. Auflage, S. 842.)

Mittelbar oder unmittelbar vom Sender kommend führt eine Speiseleitung 11 zu einem Verzweigungspunkt C Sie hat einen Wellenwiderstand von ungefähr 240 Ohm. Die vom Verz'veigungspunkt C abzweigenden Verbindungen 9 und 10 haben am Verzweigungspunkt C einen Wellenwiderstand von 480 Ohm. Diese Verbindungen 9 und 10 enthalten breitbandige Leitungstransformatoren, die den Widerstand von 480 Ohm in einen Widerstand von ungefähr 250 Ohm an den Verteilern B transformieren. Die von diesen Verteilern B jeweils zu den Dipolspeisepunkten A führenden Zuleitungen 5, 6, 7, 8 haben einen Wellenwidersland von ungefähr 600 Ohm.

Durch die erfindungsgemäße Bemessung der Faltdipole 1,1', bis 4, 4' und der Leitungen 5 bis 11 wird erreicht, daß die Speisepunktimpedanzen der Dipole so an den Verzweigungspu.ikt C transformiert werden, daß die Impedanz am Verzweigungspunkt C in einem Frequenzbereich von etwa Il :2 weitgehend mit dem Wellenwiderstand der Speiseleitung 11 übereinstimmt

Die von der Speiseleitung· It zu den Verteilern B zwischen jeweils zwei Dipolen führenden Verbindungen 9 und IO sind als Stufenleitungen mit zwei transformierenden Stufen ausgeführt

In F i g. 2 ist eine Anordnung von vier nebeneinander liegenden Dipolspalten I bis JV gezeigt, deren gegenseitiger Abstand Ao/2 beträgt Die Antenne ist auf einem Drehstand angeordnet d.h. zwischen zwei Türmen 12 und 13 aufgehängt die auf einer drehbaren Brücke 14 angebracht sind. Diese Brücke läuft auf einem Schienenkreis 15. Spannseile mit Isolatoren, z. B. 16,17, 18,19, 20 halten die in Zeilen χ,β,γ,δ und Spalten I, II, III, IV angeordneten Faltdipole und deren Speisesysteme 21, 22, 23, 24. Jeweils zwei Speisesysteme einer Spalte sind zu Verteilerpunkten E geführt, von denen Leitungen zu einem weiteren Verteilerpunkt G führen. Zu diesem Verteilerpunkt G gelang* die Energie von der Senderleitung 25 über die Drehkupplung 26.

Die Faltdipole sind vor einem Gitterreflektor 27 in einem Abstand angeordnet, der im Bereich vor; 0,25 Ao bis 03 A₀ liegt

Jed^r Leiter eines Faltdipols ist als Reuse aus zwei parallelen Seilen oder Drähten ausgebildet Jeder Faltdipol besteht somit aus vier einander parallelen Seilen, die im Querschnitt vorzugsweise in den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind. Bei der in Fig.2 gezeigten und für die Rundfunkbänder 6/7/9/11 MHz ausgelegten Antenne kann ein Reusendraht beispielsweise einen Durchmesser von 8,1 mm haben, während der Abstand zwischen horizontal benachbarten Reusendrähten 1110 mm und der Abstand zwischen vertikal benachbarten Reusendrähten 880 mm beträgt Die vier Seile oder Drähte sind an den Enden jeweils an einem rechteckigen Metallrahmen befestigt der die elektrische Verbindung der Leiter eines Faltdipoles und die mechanische Halterung übernimmt

Aus den F i g. 3 bzw. 4, die eine Seitenansicht bzw. eine Aufsicht der Antenne nach F i g. 2 in verkleinerten Maßstab zeigen, geht hervor, daß sich hinter dem Gitterreflektor 27 noch eine ähnliche, in F i g. 2 nicht gezeigte Anordnung von Faltdipolen befindet wie die in Fig.2 dargestellte. Die sichtbaren Faltdipole der in Fig.3 linken und in Fig.4 unteren Antenne für 6/7/9/11 MHz sind entsprechend den Bezeichnungen für die Spalten I bis IV und für die Zeilen χ bis 6 in F i g. 2 bezeichnet Die in Fig.3 sichtbare Spalte IV ist so aufgebaut wie in Fig. 1 dargestellt. Rechts vom Gitterrcflektor 27 in Fig.3 ist eine entsprechende Spalte für die in F i g. 4 oberhalb des Gitterreflektors 27 befindliche kleinere Antenne Für die Rundfunkbereiche 15/17/21/26MHz. In Fig.3 ist die sichtbare Spalte dieser Antenne mit V bezeichnet, während die in F i g. 4 sichtbare Zeile die Bezeichnung ε trägt

Beide Antennen sind für einen Betriebsfrequenzbereich von etwa 1 :2 ausgelegt, wobei die mittlere Betriebsfrequenz /₀ jeweils das arithmetische Mittel der beiden zugehörigen Randfrequenzen ist. Jede der Antennen ist so ausgelegt daß vie- benachbarte Kurzwelllen-Rundfunkbänder innerhalb ihrer Betriebsfrequenj'.bereiches liegen.

Hierzu 3 BIaU Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kurzwellen-Vorhangantenne aus mindestens einer Vierergruppe von horizontalen, in Form einer Dipolspalte senkrecht übereinander im gegenseitigen Abstand, der ungefähr gleich einer halben Wellenlänge A₀ bei der mittleren Betriebsfrequenz /₀ ist, angeordneten Faltdipolen, deren Leiter bevorzugt als Seilreusen ausgebildet sind, wobei vier Dipole einer Spalte mit einem System symmetrischer Leitungen gespeist sind, das als Breitbandspeisung ausgeführt ist, indem von einem Verzweigungspunkt (C) einer Speiseleitung ausgehend zwei Verbindungen mit jeweils einem breitbandigen Leitungstransformator zu je einem Verteiler (B) führen, von wo jeweils zwei Zuleitungen (5, 6; 7, 8) zu jeweils einem der Faltdipole führen, und die Leitungstransformatoren jeweils den Widerstand am Verzwpigungspunkt (C), der doppelt so groß ist wie der Wellenwiderstand der Speiseleitung in einen geeigneten Widerstand transformieren, dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Widerstand am Verteiler (B) ungefähr 250 Ohm beträgt,

daß die Zuleitungen (5 bis 8) einen Wellenwiderstand von ungefähr 600 Ohm haben,
daß die beiden einander benachbarten Leiter (1,1') jedes Faltdipols, aufgefaßt als symmetrische Leitung, einen Wellenwiderstand von ungefähr 337 Ohm aufweisen und

daß der Faltdipol im übrigen so bemessen ist, daß sich im Verhältnis zui Dipo?iinge im wesentlichen ein solcher Radius dc3 dem Faltdipol bezüglich Gleichtakterregung äquivale ten zylindrischen Strahlers ergibt, wie er sich für einen Vierdraht-Faltdipol mit im Querschnitt in den Ecken eines Rechtecks angeordneten, zueinander parallelen Drähten errechnet, der für die mittlere Betriebsfrequenz der Rundfunkbänder 6/7/9/11 MHz ausgelegt ist und einen Drahtdurchmesser von 8,1 mm, einen horizontalen Drahtabstand von 1110 mm und einen vertikalen Drahtabstand von 880 mm aufweist

2. Antenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anordnung von mindestens zwei Dipolspalten nebeneinander.

3. Antenne nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anordnung von vier Dipolspalten nebeneinander, deren gegenseitiger Abstand Ao/2 ist

4. Antenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Anordnung der Dipole vor einem Gitterreflektor (27) in einem Abstand, der im Bereich von 0,25 Ao bis 0,3A₀ liegt.

5. Antenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand der Speiseleitung (11) ungefähr einen Wert von 240 Ohm hat.

6. Antenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungstransformatoren als Stufenleitungen mit zwei transformierenden Stufen ausgeführt sind.

7. Antenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter eines Faltdipols (1, V) als Reuse aus zwei zueinander parallelen Seilen oder Drähten ausgebildet ist

8. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Seile oder Drähte im Querschnitt der Anordnung in den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind.

9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Seile oder Drähte an den

ϊ Enden jeweils an einem rechteckigen Metallrahmen befestigt sind, der die elektrische Verbindung der Leiter eines Faltdipoles und die mechanische Halterung übernimmt

10. Antenne nach einem der vorangehenden ίο Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß sie so ausgelegt ist daß vier einander benachbarte der acht Kurzwellen-Rundfunkbänder' 6/7/9/11/15/17/21/ 26 MHz innerhalb des Betriebsfrequenzbereiches der Antenne liegen.