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Antennenanordnung zur Schwundverminderung in einer Horizontalrichtung
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung zur Schwundverminderung in einer Horizontalrichtung
und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vertikalantennen von mehr als 2/q. oder
1,/z Länge, welche jede für sich in einem bestimmten Erhebungswinkel eine Nullstrahlung
aufweisen, in derartigem Abstand voneinander angeordnet und mit derartiger Phasenlage
gespeist sind, daß durch das Zusammenwirken der beiden Antennen ein zweiter von
dem erstgenannten Nullstrahlwinkel verschiedener Nullstrahlwinkel resultiert.
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Es ist bekannt, zur Verminderung der Nebenmaxima und der Schwunderscheinungen
Antennenkombinationen zu wählen, deren Einzelstrahler je einen Nullstrahlwinkel
aufweisen, wobei die Nullstrahlwinkel verschieden sind, so daß sich durch Zusammensetzung
ein Rundstrahldiagrammergibt; das mehrere Nullstrahlwinkel aufweist. Hierbei sind
die Einzelantennen um einen Mittelstrahler derart angebrdnet, daß sie auf einer
oder mehreren Kegelflächen, die den- Mittelstrahler zur Achse haben, liegen. Es
ist auch bereits eine Anordnung vorgeschlagen worden, die aus einer Reihe von Strahlern
besteht; bei der zur Erzielung einer Richtcharakteristik mit erhöhter Zahl und -verminderter
Größe der Nebenmaxima die -Strahler der Anordnung weiter als eine halbe Wellenlänge
voneinander .entfernt und derart erregt sind, daß die Absolutwerte ihrer Ströme
von der Mitte zu den Enden zu der Reihe nach abnehmen.
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Bevor die Erfindung näher erklärt wird, seien zur besseren Verständlichkeit
einige bekannte Tatsachen vorausgeschickt. Es ist bekannt, daß eine aus einem einfachen
Draht bestehende Sendeantenne, deren Höhe größer als 2/z ,der Wellenlänge 2, ist,
unter einem bestimmten Erhebungswinkel (Winkel gegen Erde) keine Strahlung aussendet.
Diese Nullstrahlung kann auch bei einer kleineren Höhe, die aber größer als 114
ist, erreicht werden, wenn die Antenne eine Endkapazität besitzt. Die Nullstrahlung
hat zur Folge, daß in einer dem Erhebungswinkel entsprechenden Entfernung vom Sender
keine Raumstrahlung von der Heavisideschicht her ankommt und in dieser Entfernung
deshalb ®keine Schwunderscheinung durch Interferenz mit der Bodenstrahlung auftritt.
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Der Erhebungswinkel für .die Nullstrahlung ist in dem Polardiagramm
in Abb. z mit ao bezeichnet. Aus dieser Abbildung ist aber auch zu erkennen, daß
bei größeren Erhebungswinkeln wieder eine Raumstrahlung auftritt, welche bei a1
ein Maximum erreicht. Dieses Maximum wird im Gegensatz zu dem
Hauptinaxiinuin
für den Erhebungswinkel o mit Nebenmaximum bezeichnet. Das Nebeninaxinmin bewirkt,
daß in der näheren Umgebung des Senders durch die steile Reflexion an der Heavisideschicht
eine schwache Raumstrahlung auftritt. Diese Verhältnisse sind aus Abb.2 ersichtlich.
Die ausgezogene obere Kurve stellt die relative Feldstärke der Bodenstrahlung in
Abhängigkeit von der Entferneng vom Sender dar. Die Bezeichnung relative Feldstärke
bedeutet, daß sich die Feldstärke auf eine bestimmte, aber beliebig angenommene
Energie des Senders bezieht. Die gestrichelte Kurve in Abb.2 gibt die Feldstärke
der Raumstrahlung für die obenerwähnte Antenne an, die größer als A/4 bzw.
2.12 ist. In der Entfernung o vom Sender ist das der Nullstrahlung (o in
Abb. i) entsprechende Null der Raumstrahlung zu sehen, w ährend i in der Entfernung
Z, X das dem Nebenmaxinium in Abb. i entsprechende Maximum der Raumstrahlung
vorhanden ist.
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Durch weiteres Vergrößern der Antenne läßt sich der Erhebungswinkel
für die Nullstrahlung noch kleiner machen und dadurch die Nullstelle der Raumstrahlung
in noch größere Entfernung vom Sender rücken (punktierte Kurve in Abb. -2), jedoch
vergrößert sich dadurch das Nebenmaximum und damit die Feldstärke der Raumstrahlung
in der Umgebung des Senders. Das entsprechende Maxiinuin a- in Abb. 2 kann dann
so groß werden, daß es in die Größenordnung der Bodenstrahlung kommt, und daß deshalb
in der näheren Umgebung des Senders wieder Schwunderscheinungen auftreten. Man kann
also durch Vergrößerung der Antennenlänge nicht die Zone schwundfreien Empfanges
beliebig vergrößern. Gegenüber einer normalen kurzen Antenne (unter J1-.) läßt sich
das Gebiet nur etwa doppelt so groß machen.
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Eine Verminderung der Raumstrahlung kann aber auch mittels kürzerer
Antennen als i,ld. geschehen, nämlich in bekannter Weise dilrch Verwendung von zwei
Antennen, die in einem bestimmten Abstand voneinander aufgestellt und in einer bestimmten
Phase gespeist werden. Die Nullstrahlung tritt dann allerdings nur in einer Richtung,
die auf der Verbindungslinie der beiden Antennen liegt, auf. Der Erhebungswinkel
für die Nullstrahhing läßt sich in diesem Falle durch Änderung des Antennenabstandes
auf den gewünschten Wert bringen, jedoch ist die Zone schwundfreien Empfangs auch
hier begrenzt. Man sieht also, daß man mit diesen beiden Verfahren an sich nicht
weiter kommt.
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Nach der Erfindung werden zur Verminderung der Schwunderscheinung
beide Möglichkeiten gleichzeitig angewendet und also zwei Einzelantennen von mehr
als A/.I Höhe verwendet. Bei dieser Anordnung tritt die Schwundverminderung auch
nur in einer Richtung auf, ist aber besser. In manchen Fällen ist diese Einschränkung
bezüglich der Richtung nicht von Nachteil, z. B. wenn ein Rundfunksender an der
Landesgrenze steht und vorwiegend ein dicht besiedelter gerader Flußlauf mit Empfang
versorgt werden soll. Die Erfindung läßt sich aber auch für eine Rundstrahlung anwenden,
indem um eine Mittelantenne herum in an sich bekannter Weise auf einem Kreis eine
Anzahl Hilfsantennen gemäß der Erfindung angeordnet werden.
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Werden die beiden Antennen in ihrer Länge, ihrem Abstand und der Phasenlage
der Speisung so bemessen daß der Nullstrahlungswinkel, den jede Antenne für sich
hat, und der Nullstrahlungswinkel, den die beiden Antennen durch ihr Zusammenwirken
entstehen lassen, gleich groß sind, so ergibt sich eine wenn auch geringe Herabsetzung
des Nebenmaximums, weshalb man den Nullstrahlungswinkel kleiner als normal wählen
kann und damit den schwundfreien Empfangsbereich vergrößert.
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Eine wesentliche Verbesserung erhält man gemäß der Erfindung, wenn
-diese beiden Winkel verschieden groß gewählt werden. Dann entstehen nämlich außer
den zwei Nullstrahlungen auch zwei Nebenmaxima, welche beide kleiner sind als in
den beiden oben beschriebenen Einzelfällen. Die untere ausgezogene Kurve in Abb.
2 zeigt, daß die Stelle P, an der keine Raumstrahlung vorhanden ist, weiter vom
Sender entfernt liegt als normal und daß trotzdem die Feldstärke der Raumstrahlung
zwischen diesem Punkt und dem Sender nur sehr gering ist (c und d in Abb. 2 im Gegensatz
zu a in Abb. 2).
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Als Strahlungsdiagramm der beiden nach der Erfindung verwendeten langen
Antennen könnte man wieder ein Polardiagramm in der Art der Abb. i aufzeichnen,
jedoch würde dieses wegen der Kleinheit der Nebenmaxima zu unübersichtlich sein.
Deshalb ist in Abb.3 das Strahlungsdiagramm in rechtwinkligen Koordinaten dargestellt.
Der Erhebungswinkel, unter dem .die Raumstrahlung erfolgt, ist hier als Abszisse
und die relative Feldstärke als Ordinate gezeichnet. Für eine einzelne hohe Antenne
(größer als A/q. bzw. .112) gilt die punktierte Kurve mit einer Nullstrahlung bei
6o°. Dieser Winkel und die folgenden sind hier als Beispiel angenommen. Durch Aufstellung
von zwei kurzen Antennen (unter lang) erzielt man in diesem Beispiel die strichpunktierte
Kurve. In beiden Fällen sind die Nebenmaxima ziemlich groß. Durch Verwendung von
zwei langen Antennen (größer als A1,.) nach der Erfindung entsteht die ausgezogene
Kurve, welche zwei Nullstrahlungen
aufweist und außerdem noch zwei
Nebenmaxima, die aber wesentlich kleiner sind als die Nebenmaxima iai und n2. In
dem Bereich. zwischen 4o° und 6o° sowie etwas darunter und darüber ist die Strahlung
sogar besonders klein, so .daß man einen ganzen Winkelbereich mit fast fehlender
Raumstrahlung hat.
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In dem betrachteten Beispiel der Abb. 3 wird die Nullstrahlung bei
6o° durch die größere als normale Höhe der Einzelantennen erzielt, wie sie also
auch für eine der Antennen für sich auftreten würde; während die durch die gleichzeitige
Aufstellung von zwei Antennen erzielte Nullstrahlung hier bei 40° liegt. Dieser
Winkel ist für kurze und lange Antennen derselbe, da er nur vom gegenseitigen Abstand
und der Phasenlage der Speisung abhängt.
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Man kann die Winkel für die Nullstrahlung auch miteinander vertauschen,
indem man die Antennenlänge und Abstände sowie die Phasenlage.der Speisung ändert.
Für diesen Fall braucht man nur in Abb. 3 die Bezeichnungen i hohe Antenne und 2
kurze Antennen vertauscht zu denken. Diese Möglichkeit ist aber kostspieliger, da
man den kleineren Erhebungswinkel bei einer Einzelantenne nur durch eine sehr große
Antennenlänge erzielt.