DE881811C - Broadband transmitting and receiving antenna for horizontally polarized omnidirectional radiation - Google Patents

Description

Breitbandsende- und Empfangsantenne für horizontal polarisierte Rundstrahlung In der Kurzwellen- und vor allem in der Ultrakurzwellentechnik wird vorzugsweise eine horizontal polarisierte Strahlung, deren elektrischer Vektor also horizontal liegt, verwendet, da ihre Ausbreitung im Gegensatz zur vertikal polarisierten Strahlung geringeren Störungen ausgesetzt ist.Broadband transmitting and receiving antenna for horizontally polarized omnidirectional radiation In shortwave and especially in ultra-shortwave technology, a horizontally polarized radiation, whose electrical vector is horizontal is used because its propagation is in contrast to vertically polarized radiation is exposed to less interference.

Je mach dem Verwendungszweck wird Richtstrahlung oder Rundstrahlung angestrebt. Rundstrahlung wird u. a. fier den Kurzwellenrundfunk und für den Fernsehbetrieb benötigt. Eine der wichtigsten Forderungen, die in allen Fällen an die Antenne, vor allem an die Sendeantenne gestellt wird, ist die nach möglichst großer Frequenzunabhängigkeit, d. h. nach möglichst konstantem Eingangswiderstand, damit das Antennenkabel stets angepaßt bleibt. Unter den Richtstrahlern erfüllt diese Forderung z. B. weitgehend die sogenannte Rhombu:santenne. Ferner wird von der Antenne verlangt, daß sie eine brauchbare Strahlungskennlinie hat und schließlich ausreichend strahlt. So ist beispielsweise der brauchbare Frequenzbereich der Rhombusantenne nicht durch eine Inkonstanz ihres Eingangswiderstandes begrenzt, sondern ,dadurch, daß ihre Strahlungskennlinien zu ungünstig werden, nach niedrigen Frequenzen hin außerdem .durch den absinkenden Wirkungsgrad.Depending on the intended use, directional radiation or omnidirectional radiation is used aimed at. Omnidirectional radiation is a. fier shortwave radio and television needed. One of the most important requirements in all cases for the antenna, is placed above all at the transmitting antenna, which is according to the greatest possible frequency independence, d. H. for as constant an input resistance as possible, so that the antenna cable always remains adapted. Among the directional spotlights this requirement z. B. largely the so-called rhombus antenna. The antenna is also required to have a has a usable radiation characteristic and finally emits sufficient radiation. So is for example the usable frequency range of the rhombus antenna is not due to an inconstancy of its Input resistance limited, but, by the fact that their radiation characteristics to become unfavorable, after low frequencies also due to the falling Efficiency.

Die in der Praxis bisher verwendeten Rundstrahler für horizontale Polarisation weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihr Eingangswilderstand sehr stark frequennza'chängig ist. Eine bekannte Ausführungsform- verwendet z. B. 7,/4-Strahler in radialer Anordnung, die nach Art eines Drehfeldes gespeist werden. Durch eine besondere geometrische Ausbildung der Radialstrahler wird dabei erreicht, daß die zulässige Abweichung'von,der So11freque@nz, z. B: der Trägerfrequenz, etwa ± i5 I/o betragen darf- Zu ähnlichen Ergebnissen führt die Verwen.dung von Kompensationsschaltungen für die Einzelstrahler. Zu etwas günstigeren Ergebnissen führt die Verwendung eines öder mehrerer sogenannter Breitban.ddipole, die in Form eines Kreises oder Vielecks angeordnet sind. Abgesehen von dem schmalen Frequenzbereich besteht ein weiterer Nachteil dieser Rundstrahler darin, daß sie wegen der verhältnismäßig großen Querabmessungen--der-Breitbandd-ipole nur im cm- oder: dm-Wiellenäebiet' Anwendung finden können. Für längere Wellen, etwa im normalen Kurzwellengebiet zwischen - 13-und 6o m, würden derartige Antennen zu unförmigen Gebilden führen.The omnidirectional radiators used so far in practice for horizontal However, polarization have the disadvantage that their input resistance is very strong frequency is changeable. An acquaintance Embodiment- used z. B. 7, / 4 radiators in a radial arrangement, which are fed in the manner of a rotating field will. Due to a special geometric design of the radial radiator achieves that the permissible deviation 'from, the So11freque @ nz, z. B: the carrier frequency, The use of Compensation circuits for the individual radiators. To slightly more favorable results leads the use of one or more so-called Breitban.ddipole, which in the form a circle or polygon are arranged. Except for the narrow frequency range Another disadvantage of this omnidirectional antenna is that it is because of the relative large transverse dimensions - the broadband d-ipole only in the cm or: dm-Wiellä area ' Can find application. For longer waves, for example in the normal shortwave area between - 13 and 60 m, such antennas would lead to misshapen structures.

Die im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Antenne hat dagegen einen weitgehend konstanten Eingangswiderstand, der gleich dem Wellenwider-.The antenna according to the invention described below has however a largely constant input resistance, which is equal to the wave resistance.

der Antenne ist, und ist im gesamten Kurz-und Ultrakurzwellengebiet verwendbar. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, @daß der erfindungsgemäße Rundstrahler in fortschreitenden Wellen erregt ist, statt in stehenden Wellen wie bei den bisher praktisch ausgeführten Rundstrahlearn.the antenna is, and is in the entire short and ultra short wave range usable. This is achieved in a simple manner @ that the invention Omnidirectional radiators are excited in advancing waves, rather than in standing waves like with the previously practically executed omnidirectional learn.

Die Antenne besteht nach dem Beispiel der Abb. i aus einer horizontalen kreiisförmigen Leiterschleife, die an zweidiametral gegenüberliegenden Stellen gespeist wird und in die an zwei dazu um 9o° versetzten Stellen 'Ohms-che Widerstände eingeschaltet sind, die gleich dem Wellenwiderstand der Antenne sind. Sind a und b die Einzelleiter der symmetrischen Speiiselaitung; so erfolgt die Speisung, die in Abb. i ebenfalls dargestellt- ist, derart, daß beim Fortschreiten auf dem Kreisumfang entweder stets a auf b oder b auf a folgt. Wie Abb. 2 zeigt, kann die Schaltung so aufgefaßt werden, daß vier Halbkreise entstehen, von denen je zwei in ihrer Mitte und je zwei an ihren Enden gespeist werden, wobei jeder mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen erscheint. -Für die Strahlungsverteilung F- (V) der -erfindungsgemäßen Antenne läßt sich der folgernde Ausdruck ableiten: ar ist ein Parameter, dessen Zahlenwert gleich dem Verhältnis des Kreisumfangs zur Wellenlänge Z, ist. .T" (a y) ist die Besselsche Funktion n-ter Ordnung des Arguments ar. Schließlich isß y der, -Winkel zwischen der wvllilizürlich gewählten Nullrichtung und dem Fahrstrahl zum Aufpunkt P (Abb. i).- Von der Entwicklung sind nur so viele Glieder ausgeführt; als . zu einer genauen zeichnerischen Darstellung des Funktionsverlaufes notwendig sind. In Abb: 3 sind derart die Strah!lungs-'verte@lungen für 2 r n gleich 2 2, 2, und oß A" d. h. für einen Frequenzbereich von ii : 2,5 dargestellt. Die Kurven sind so zu verstehen, daß der Abstand'der Kurvenpunkte vom Nullpunkt der Feldstärke verhältnisgleich ist, wobei alle drei Kurven auf ein und dieselbe Sernderleistung bezogen sind. Offensichtlich wird der brauchbare Wellenbereich nach kurzen - Wellen hin durch die ungünstiger werd@endie- Strahlungsverteilung begrenzt (Kurve: c der Abb. 3), nach langen Wellen hin durch die s in '--l <eT - idi-# Stiahlun& 's lei--tung s der Antenne (Kurve a der Abb..3).According to the example in Fig. 1, the antenna consists of a horizontal circular conductor loop, which is fed at two-diametrically opposite points and in which ohmic resistances are switched on at two points offset by 90 °, which are equal to the wave resistance of the antenna. Are a and b the individual conductors of the symmetrical supply line; so the supply, which is also shown in Fig. i, takes place in such a way that as you progress along the circumference, either a always follows b or b follows a. As Fig. 2 shows, the circuit can be interpreted in such a way that four semicircles are created, two of which are fed in their middle and two at their ends, each of which appears to be closed with its characteristic impedance. -For the radiation distribution F- (V) of the antenna according to the invention, the following expression can be derived: ar is a parameter whose numerical value is equal to the ratio of the circumference to the wavelength Z i. .T " (a y) is the n-th order Bessel function of the argument ar. Finally, y is the, -angle between the possibly chosen zero direction and the ray to the reference point P (Fig. I) many elements are executed, as are necessary for a precise graphic representation of the functional progression. In Fig. 3 the radiation distributions for 2 rn are equal to 2 2, 2, and 0 A ", ie for a frequency range of ii : 2.5 shown. The curves are to be understood in such a way that the distance between the curve points and the zero point of the field strength is proportional, with all three curves relating to one and the same transmitter power. Obviously the usable wave range is limited towards short waves by the less favorable becoming @ endie radiation distribution (curve: c of Fig. 3), towards long waves by the s in '--l <eT - idi- # Stiahlun &' s line s of the antenna (curve a in Fig. 3).

Die aus einer vorzugsweise strahlensymmetrischen Leiterschleife bestehende Antenne kann statt aus einem Kreis auch aus einem regelmäßigen Vieleck bestehen, indessen. Ecken abwechselnd Speisestellen unid' Olimsche Widerstände eingeschaltet sind. Im einfachsten Fall besteht die Antenne aus einem Quadrat (Abb. 4). Statt der konzentrierten Widerstände R können auch, wie Abb. 4 zeigt,' Därnpfungsleitungen benutzt werden, deren Wellenwiderstand gleich dem oder Antenne ist. Statt je zweier können mit Vorteil auch mehrere Speisestellen und Widerstände vorgesehen werden, die abwechselnd in ,gleichen Abständen auf den Umfang der kreisförmigen Leiterschleife verteilt werden. Abb. 5 zeigt z. B. eine Anordnung, die je vier Speisestellen und Widerstände aufweist. Die Leiterschleife kann außerdem, ähnlich wie dies ebenfalls Abb. 5 zeigt, in passendem Abstand um einen metallischen Reflektor, bestehend aus einem Kreiszylinder, herumgelegt werden.The one consisting of a preferably radially symmetrical conductor loop Instead of a circle, the antenna can also consist of a regular polygon, meanwhile. Corners alternating feeding points unid 'Olim's resistors switched on are. In the simplest case, the antenna consists of a square (Fig. 4). Instead of of the concentrated resistances R can also, as Fig. 4 shows, 'attenuation lines can be used whose wave impedance is equal to or antenna. Instead of two several feed points and resistors can be provided with advantage, which alternate at equal intervals around the circumference of the circular conductor loop be distributed. Fig. 5 shows e.g. B. an arrangement that has four dining points and Has resistances. The conductor loop can also, similarly to this, too Fig. 5 shows, at a suitable distance around a metallic reflector, consisting of a circular cylinder.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Sende- oder Empfangsantenne mit großem Frequenzbereich für horizontal polarisierte Rundstrahlung, dadurch gekennzeichnet, da,ß in einer horizontalen Leiterschleife abwechselnd mindestens je zwei Speisestellen und Ohmsehe Widerstände in gleichen Abständen angeordnet sind, . derart, däß die Antenne in fortschreitenden Wellen erregt wird. PATENT CLAIMS: i. Transmitting or receiving antenna with a large frequency range for horizontally polarized omnidirectional radiation, characterized in that da, ß in one horizontal conductor loop alternating at least two feed points and two ohms Resistors are equally spaced,. such that the antenna is in advancing waves is excited. 2. Antenne nach Anspruch- i, dadurch 'bekennzeichnet, daß die Leiterschleife kreisförmig ist.-3. Antenne nach Anspruch ti, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife ein regelmäßiges Vieleck bildet, indessen Ecken abwechselnd Speisestellen' und Ohmsche Widerstände angebracht sind. 4, Antenne nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innern der Leiterschleife ein metallischer Reflektor befindet.2. Antenna according to claim i, characterized in that that the conductor loop is circular. -3. Antenna according to claim ti, characterized in that that the conductor loop forms a regular polygon, while the corners alternate Feeding points' and ohmic resistances are attached. 4, antenna according to claim i to 3, characterized in that there is a metallic loop inside the conductor loop Reflector is located.