DE973274C - Koaxiales Dipol-Antennen-System - Google Patents

Description

Bekannt ist eine Koaxial-Rundstrahl-Halbwellen-Dipolantenne, deren koaxiale Anspeisungsleitung durch eine Dipolhälfte derart zur Speisestelle geführt ist, daß der Außenmantel dieser Speiseleitung mit der unteren Dipolhälfte einen A/4-Topfkreis bildet, der einerseits eine elektrische Isolation bewirkt und andererseits eine Symmetrierung.

Weiterhin ist es bekannt, bei einem derartigen Dipol den Außenmantel der koaxialen Speiseleitung in die vom Innenleiter gespeiste andere, vorzugsweise obere Dipolhälfte bis zu deren Ende weiterzuführen und an der Speisestelle zwecks Durchführung des Innenleiters mit einer Aussparung zu versehen. Diese Maßnahme ist insofern vorteilhaft, als von dem Mantel der Speiseleitung und der oberen Dipolhälfte ein weiterer ^-Topfkreis gebildet wird, der parallel zu dem Dipol liegt, aber einen dem Dipol gegenüber entgegengesetzten Frequenzgang aufweist. Dadurch wird die Frequenzabhängigkeit des resultierenden Eingangswiderstandes in der Umgebung des Resonanzpunktes, also innerhalb des zu übertragenden Frequenzbereiches, in starkem Maße vermindert. Gleichzeitig bewirkt der in die obere Dipolhälfte hineingeführte Außenleiter der Koaxialleitung eine Erdung auch der Spitze des Dipols, wodurch ein für die Funktion der Antenne unschädlicher Blitzableiterstromweg geschaffen wird.

Es sind ferner Strahleranordnungen bekannt, bei denen der Tragmast eine Mehrzahl von übereinander angeordneten i/2-Dipolen darstellt und bei denen die Gegenphasen zwecks Unterdrückung der Strahlung durch auf dem Tragmast angeordnete Ä/4-Töpfe abgeschirmt sind. Solche Antennen be-

wirken naturgemäß auch eine Bündelung der Strahlungsenergie im Vertikaldiagramm.

Die Erfindung befaßt sich mit einem mehrfach bündelnden koaxialen Rundstrahl-Antennensystem, bei dem mindestens zwei Dipole senkrecht übereinander angeordnet sind. Das Antennensystem ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

Der Außenleiter einer koaxialen Speiseleitung ίο ist durch alle Dipolelemente bis zur Spitze des obersten Dipols hindurchgeführt. An den Stellen der Anspeisung der einzelnen Dipole sind Aussparungen im Außenleiter vorgesehen, durch welche jeweils eine, vorzugsweise die obere, als 2/4-Topf ausgebildete Dipolhälfte mit dem Innenleiter verbunden ist, während die jeweils andere, ebenfalls als 2/4-Topf ausgebildete Dipolhälfte von dem Außenleiter direkt gespeist wird. Die Dipole sind gegenüber dem Mantelleiter der Speiseleitung hochfrequenzmäßig mittels eines Λ/4-Topfkreises isoliert, welcher einerseits von dem den Außenleiter der Speiseleitung darstellenden Tragmast, andererseits von einem an diesem befestigten i/4 langen Rohr entsprechenden Durchmessers gebildet wird.

Die Antennenanordnung gemäß der Erfindung mit der Kombination dieser Merkmale weist gegenüber dem Bekannten bedeutende Vorteile auf. Die Art und Weise der Anordnung der als A/4-Töpfe ausgebildeten Strahlerelemente und ihre zweckmäßige Speisung bewirken die Verwendung der Antenne für ein sehr breites Frequenzband, indem der Fußpunktwiderstand um den Resonanzpunkt herum weitgehend frequenzunabhängig wird. Darüber hinaus bewirkt der zur hochfrequenzmäßigen Isolierung der Dipole vorgesehene Sperrtopf bei Abweichung von der Sollfrequenz noch eine Verstärkung der Strahlung, da dieser Sperrtopf infolge seiner Lage zu den Dipolen ebenfalls gleichphasig erregt wird.

Eine beispielsweise Ausführung eines der Erfindung entsprechenden Dipolsystems, das aus vier im Abstand einer vollen Wellenlänge übereinander angeordneten Halbwellendipolen besteht, ist in Fig. ι prinzipiell dargestellt.

Die oberen Hälften der Dipole sind mit 1, die unteren mit 2 gekennzeichnet. Der Außenleiter 3 der koaxialen Speiseleitung ist bis zur Spitze des obersten Dipols durchgeführt. Von dem Innenleiter 4 werden jeweils die oberen Dipolhälften 1 angespeist. Zu diesem Zweck weist der Mantelleiter 3 an den Speisestellen der Dipole Aussparungen auf, durch welche die oberen Dipolhälften mit dem Mittelleiter 4 verbunden sind. Die /l/4-Topfkreise 5, die zwischen je zwei¹ Dipolen vorgesehen sind, dienen im beschriebenen Sinne zur elektrischen Isolierung der oberen Dipolhälfte gegen Erde. Sie weisen vorzugsweise den gleichen Durchmesser auf wie die Dipole.

Die Konstruktion eines der Erfindung entsprechenden Antennensystems ist äußerst stabil, da man als Außenleiter 3 ein durchgehendes Rohr verwenden kann. Außerdem bedarf diese Antenne keiner zusätzlichen Blitzschutzmaßnahme. Es empfiehlt sich, den Durchmesser der Antenne an den Stellen, an welchen der Außenleiter 3 nicht von einem Dipol oder einem Topfkreis überdeckt ist, dem der übrigen Antennenteile anzugleichen. Das ist bei der Antenne nach Fig. 1 mit Hilfe der Teile 6 durchgeführt, die auf die Funktion der Antenne keinen Einfluß haben.

Das in Fig. 1 dargestellte Antennensystem weist insofern noch einen Nachteil auf, als es infolge der Reihenspeisung der einzelnen Dipole relativ selektiv ist, jedoch läßt sich auch bei dieser der Erfindung entsprechenden Antennenkonstruktion eine sogenannte Breitbandanspeisung verwenden, bei der die Energie der Antenne in der Mitte zugeführt wird, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Anspeisung der einzelnen Dipole erfolgt in der gleichen Weise wie bei der Antenne nach Fig. 1 mit Hilfe der aus dem Innenleiter 4 und dem Außenleiter 3 gebildeten Koaxialleitung, jedoch dient diese Leitung nicht gleichzeitig der Energiezuführung zu dem Antennensystem. Vielmehr wird sie in ihrer Mitte angespeist durch eine koaxiale Speiseleitung, deren Außenleiter durch den Innenleiter 4 gebildet wird und deren Innenleiter 7 innerhalb dieses Leiters 4 hochgeführt ist.

Eine der Fig. 2 entsprechende Antennenanordnung ist hinreichend breitbandig, um sie für gleichzeitigen Sende- und Empfangsdienst auszunutzen, wobei sich Sende- und Empfangsfrequenz um einen gewissen Betrag unterscheiden. Wenn notwendig, kann man hierbei weiterhin noch die Topfkreise oder einige von ihnen durch Doppel-Sperrtöpfe bereits vorgeschlagener Ausführung ersetzen, die auf zwei Frequenzen, vorzugsweise also auf Sende- und Empfangsfrequenz, abgestimmt sind. Das gilt nicht für diejenigen Topf kreise, die der Kompensation des Frequenzganges des Eingangswiderstandes der einzelnen Dipolelemente dienen.

Natürlich wird es notwendig sein, innerhalb der Leitungszuführung dieses Systems noch Widerstandstransformationen vorzunehmen. Darauf wird hier nicht näher eingegangen, da sich derartige Transformationen unter Anwendung bekannter Maßnahmen leicht durchführen lassen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Mehrfach bündelndes koaxiales Rundstrahlantennen-System, bei dem mindestens zwei senkrechte Dipole übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter einer koaxialen Anspeisungsleitung durch alle Dipolelemente bis zur Spitze des obersten Dipols hindurchgeführt ist und an den Stellen der Anspeisung der einzelnen Dipole Aussparungen aufweist, durch welche jeweils eine, vorzugsweise die obere Dipolhälfte mit dem Innenleiter verbunden ist, während die jeweils andere Dipolhälfte mit dem Außenleiter, von dem sie direkt gespeist wird, einen /l/4-Topfkreis bildet, und daß die Enden der vom Innenleiter gespeisten Dipolhälften, die mit dem

   Außenleiter einen parallel zu den Dipolspeisestellen liegenden 2/4-Topfkreis bilden, gegenüber dem Mantelleiter der Anspeisungsleitung hochfrequenzmäßig isoliert sind.
2. 2. Antennensystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von Λ./4-Topfkreisen als Isolationsmittel, die jeweils um den Mantelleiter zwischen den Dipolelementen neben den vom Innenleiter angespeisten Dipolhälften, bei Anspeisung jeweils der oberen Dipolhälften durch den Innenleiter demnach jeweils unmittelbar darüber angeordnet sind.
3. 3. Antennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der zwischen den einzelnen Dipolen befindlichen .Λ./4-Topf kreise gleich dem äußeren Durchmesser der Dipolelemente ist.
4. 4. Antennensystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser an den Stellen, an welchen der Außenleiter der Anspeisungsleitung nicht von einem Dipol oder einem Topfkreis überdeckt ist, dem der übrigen Antennenteile, also dem äußeren Durchmesser der Dipole und Topfkreise angeglichen ist.
5. 5. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Leitung, durch welche die einzelnen Dipolelemente angespeist werden, ihrerseits in mittlerer Höhe des Antennensystems angespeist wird.
6. 6. Antennensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anspeisung mittels einer koaxialen Energiezuführungsleitung erfolgt, deren Außenleiter von dem rohrförmig ausgebildeten Innenleiter der koaxialen Dipolanspeisungsleitung gebildet wird, während der Innenleiter innerhalb dieses Rohres hochgeführt ist.
7. 7. Antennensystem nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfkreise, soweit sie nicht der Kompensation des Frequenzganges des Eingangswiderstandes der einzelnen Dipolelemente dienen, oder einige von ihnen, vorzugsweise die untersten, als Doppel-Sperrtöpfe ausgebildet sind, die bei Sende- und Empfangsbetrieb mit unterschiedlicher Frequenz auf Sende- und Empfangsfrequenz abgestimmt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 2486597, 2321454,

   2298449, 2201857, 2323641;

   Hort-Thoma, »Die Differentialgleichungen

   der Technik und Physik«, Leipzig, 1950, S. 467 bis 475.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 685/22 12.59