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DE1048962B - Directional antenna for very short electromagnetic waves - Google Patents

Directional antenna for very short electromagnetic waves

Info

Publication number
DE1048962B
DE1048962B DES55186A DES0055186A DE1048962B DE 1048962 B DE1048962 B DE 1048962B DE S55186 A DES55186 A DE S55186A DE S0055186 A DES0055186 A DE S0055186A DE 1048962 B DE1048962 B DE 1048962B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
antenna
metallic conductor
heating
directional antenna
helical antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES55186A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Walter Stoehr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DES55186A priority Critical patent/DE1048962B/en
Publication of DE1048962B publication Critical patent/DE1048962B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08Helical antennas

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf . eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische "Wellen, bestehend aus einer in einem abgeschlossenen Rohr aus dielektrischem Material eingebetteten Wendelantenne, die für den Betrieb in der axialen Schwingungsart ausgebildet ist und in deren Achse ein metallischer Leiter geführt ist. '--The invention relates to. a directional antenna for very short electromagnetic "waves, consisting of from a helical antenna embedded in a closed tube made of dielectric material, the is designed for operation in the axial mode of vibration and in the axis of which a metallic conductor is led. '-

Richtanitennen der vorbezeichneten Art werden meist für das Gebiet der Meterwellen und der längeren Dezimeterwellen verwendet, da sie bei räumlich geringen Abmessungen relativ gute Richteigenschaften haben. Das Rohr aus dielektrischem Material übernimmt dal>ei die Stützung der meist aus einer Bandwendel bestehenden Wendelantenne und gibt zugleich einen gewissen Sahutz der Antenne gegen Witterungseinflüsse, vor allem dann, wenn die Wendelantenne in dem Rohr aus dielektrischem Material eingebettet ist. Bei großen Temperaturschwanikungen und bei tiefen Temperaturen läßt es sich jedoch nicht ganz vermeiden, daß die Wendelantenne in ihren elektrischen Eigenschaften witterungsabhängig wird. Es wäre an sich möglich, diesem Witterungseinfluß dadurch zu begegnen, daß man die Wendelantenne selbst als Heizelement ausbildet, um so in an sich bekannter Weise durch Wärmezufuhr Störungen durch Witterungseinflüsse auszuschalten. Diese Lösung ist indes in der Praxis nicht ganz befriedigend, und zwar weil dadurch einerseits die Wendel selbst relativ schwierig herzustellen isit und andererseits weil starke mechanische Spannungen in dem die Wendel enthaltenden Rohr aus dielektrischem Material entstehen.Richtanitennen of the aforementioned kind are mostly for the area of the meter waves and the longer ones Decimeter waves are used because they have relatively good directional properties with spatially small dimensions to have. The tube made of dielectric material then takes over the support of the mostly from one Ribbon helix existing helical antenna and at the same time gives a certain look to the antenna Weather conditions, especially when the helical antenna is in the tube made of dielectric material is embedded. However, it cannot be used with large temperature fluctuations and at low temperatures Avoid entirely that the electrical properties of the helical antenna become dependent on the weather. It it would be possible to counteract this influence of the weather by using the helical antenna itself trained as a heating element, so in a manner known per se due to the supply of heat, disturbances caused by the effects of the weather turn off. However, this solution is not entirely satisfactory in practice, namely because as a result, on the one hand, the filament itself is relatively difficult to manufacture and, on the other hand, because it is strong mechanical Stresses arise in the tube of dielectric material containing the helix.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf dem es möglich ist, diesen Schwierigkeiten zu begegnen.The invention is based on the object of providing a way in which it is possible to do this Encounter difficulties.

Ausgehend von einer Wendelantenne bei der in der Achse ein metallischer Leiter geführt ist, wird gemäß der Erfindimg diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß der metallische Leiter, der vorzugsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 20% des Durchmessers der Wendelantenne hat, zugleich als Heizungselement für die Wendelantenne vorzusehen ist.Starting from a helical antenna in which a metallic conductor is guided in the axis, according to the invention solved this problem in such a way that the metallic conductor, which preferably has a diameter in the order of 20% of the diameter of the helical antenna, at the same time as a heating element is to be provided for the helical antenna.

Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß ein metallischer Leiter im Zentrum einer in der axialen Sdhwingungsart arbeitenden Wendelantenne, deren Strahlungsfeld elektrisch nicht nachteilig beeinflußt, und daß mittels eines derartigen Leiters mit im gewissen Sinne überraschend geringem Wärmeaufwaud ein Witterungssahutz für die Richtantenne erreicht werden kann. Während man nämlich für metallische Strahler, z. B. Dipolstrahler und Hornstrahler, mit einer Heizleistung von etwa 0,3 Watt auf jeden Ouadratzentimeter Außenfläche rechnen muß, kommt man beim Erfindungsgegenstand mit etwa einem Drittel dieser Leistung aus.It is based on the knowledge that a metallic conductor in the center of one in the helical antenna working in the axial direction, the radiation field of which does not have an adverse electrical effect, and that by means of such a conductor with, in a certain sense, surprisingly little heat dissipation a weather protection for the directional antenna can be achieved. While one goes for metallic Emitters, e.g. B. dipole radiators and horn radiators, with a heating power of about 0.3 watts You have to reckon with every square inch of outer surface, one comes with about a third of this performance.

Richtantenne für sehr kurze
elektromagnetische Wellen
Directional antenna for very short
electromagnetic waves

Anmelder:Applicant:

Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,
Berlin and Munich,

München 2, Wittelsbacherplatz 2Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Walter Stöhr, München,Dipl.-Ing. Walter Stöhr, Munich,

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand an Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The subject matter of the invention is described below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine als Bandwendel 1 mit beispielsweise sechs Windungen ausgebildete Wendelantenne, die in ein Rohr 2 aus dielektrischem Material eingebettet ist, das an dem der Speisungsstelle abgewandten Ende mittels eines Bodens topfartig ergänzt ist. Als Material für das Rohr 2 kommt beispielsweise das unter der Bezeichnung Fiberglas bekannte dielektrische Material in Frage.1 of the drawing shows a helical antenna designed as a ribbon helix 1 with, for example, six windings, which is embedded in a tube 2 made of dielectric material, which is supplemented in a pot-like manner at the end facing away from the feed point by means of a base. The dielectric material known as fiberglass, for example, can be used as the material for the tube 2.

Mittels eines Ringflansches ist das Rohr 2 auf einer Reflektorfläche 3 befestigt, durch die die hochfrequente Anechlu'ßleitung 4 zu dem Ende 5 der Wendalantenne geführt ist. Das anschlußseitige Ende der Wendelantenne 1 ist hierbei aus Anpassungsgründen und aus Gründen einer symmetrischen Richtcharakteristik derart dicht an die Reflektorwand 3 herangeführt, daß der noch verbleibende Abstand in der Größenordnung von einem Hundertstel der mittleren Betriebswellenlänge liegt. Der hochfrequente Anschluß 4 ist beispielsweise nach Art einer Koaxialleitung ausgebildet, deren Innienleiter an der Stelle 5 unmittelbar in die Wendel übergeht und deren Außenleiter mit der Reflektorwand 3 verbunden ist.By means of an annular flange, the tube 2 is fastened to a reflector surface 3 , through which the high-frequency connection line 4 is led to the end 5 of the spiral antenna. The connection-side end of the helical antenna 1 is brought so close to the reflector wall 3 for reasons of adaptation and for reasons of a symmetrical directional characteristic that the remaining distance is of the order of one hundredth of the mean operating wavelength. The high-frequency connection 4 is designed, for example, in the manner of a coaxial line, the inner conductor of which merges directly into the helix at point 5 and the outer conductor of which is connected to the reflector wall 3.

In der Achse der Wendelantenne 3 ist ein rohrförmig ausgebildeter metallischer Leiter 6 angeordnet, der vorzugsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 20% des Durdhmessers der Wendelantenne 1 hat. Der metallische Leiter 6 ist in seinem Inneren mit einer schematisch angedeuteten Heizspirale 7 versehen, deren Anschlüsse zu einer hinter der Reflektorwand angeordneten Anschlußvorrichtung 8 an sich bekannter Bauart geführt sind. DerArranged in the axis of the helical antenna 3 is a tubular metallic conductor 6 , which preferably has a diameter of the order of magnitude of 20% of the diameter of the helical antenna 1 . The metallic conductor 6 is provided in its interior with a schematically indicated heating coil 7 , the connections of which are led to a connection device 8 of a known type arranged behind the reflector wall. Of the

809 730/304809 730/304

Claims (6)

metallische Leiter 6 ist an der Reflektorwand 3 beispielsweise mittels eines Ringflansches aufgeschraubt. An Stelle dieser Befestigung können auch andere Befestigungsarten vorgesehen sein, beispielsweise derart, daß der rohrförmige metallische Leiter 6 an der Befestigungsstelle mit einem Außengewinde versehen ist, das in ein entsprechendes Gegengewinde der Reflektor wand 3 eingeschraubt ist. Um die gesamte Anordnung gegen Erschütterungen unempfindlich zu gestalten, empfiehlt es sich, so wie bei/m Ausführungsbeispiel dargestellt, den metallischen Leiter 6 an seinem, der eigentlichen Halterung abgewandten Ende mit einer axialen Führung gegen seitliche Bewegung zu versehen. Dies ist beim Ausführungsbeispiel vorteilhaft in der Weise gelöst, daß der metallische Leiter 6 in eine Aussparung 9 der Bodennächie aus dielektrischem Material eingesetzt ist, die der topfartigen Ergänzung des Rohres 2 aus dielektrischem Material dient. Hierbei empfiehlt es sich weiterhin, beispielsweise durch die angedeutete Querschnitte-Verengung des metallischen Leiters 6 eine Wärmedrossel zwischenzuschalten, um eine unnötige Erwärmung des Topfbodens zu vermeiden. Wie Untersucliungen gezeigt haben, empfiehlt es sich fernerhin, die Wärmeverteilung über die Länge der Richtantenne durch entsprechende Bemessung der Heizungsvorrichtung derart zu wählen, daß, so wie in dem Diagramm der Fig. 2 srihematisch angedeutet, die größte Temperatur im Beireidh der Ankopplungsstelle 5 auftritt und die Temperatur in Abstrahlungsrichtung hin abfällt. Gegebenenfalls empfiehlt es sich, noch zusätzlich die gestrichelt eingezeichnete Erhöhung der Temperatur am abstrählungsiseitigen Ende der Wendelantenne 1 vorzusehen, da dann die Antenne bei geringstem Heizleistungsaufwand praktisch völlig vor Vereisung sicher ist. An Stelle der Erwärmung durch eine Heizspirale kann auch eine an sidh bekannte Warmluftheizung vorgesehen werden, so wie es beispielsweise in einer zweckmäßigen Ausführungsform in der Fig. 3 gezeigt ist. Die Ausbildung der Antenne ist dabei im wesentlichen die gleiche wie die an Hand der Fig. 1 erläuterte, jedoch ist die Heizspirale 7 in Wegfall gekommen, und statt dessen ist der metallische Leiter 10 als Rohr zu einem Heizluftzuführungsanschluß 12 hinter der Reflektorplatte 3 geführt. Der metallische Leiter 10 ist auf seiner — die endgültige horizontale Montage betrachtet — Unterseite mit einer Reihe von Austrittsöffnungen 11 für die Warmluft versehen, die sich bei dieser Ausgestaltung im Innern des Rohres 2 ans dielektrischem Material verteilt und dabei diesem eine Temperatur gibt, welche das Rohr 2 einschließlich des Topfbodens und gegebenenfalls der Reflektorfläche 3 frei von Vereisung und störenden Witterungserscheinungen hält. An sich besitzt das Rohr 2 aus dielektrischem Material an der Aufsetzstelle auf die Refiektorwand 3 im allgemeinen hinreichende Undichtigkeiten, um ein Abfließen der abgekühlten Luft zu ermöglichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es zweckmäßig ist, auf der Unterseite der dielektrischen Richtantenne eine Öffnung 11' vorzusehen, durch die die verbrauchte Heizluft entweichen kann und eine hermetische Abdichtung des Rohres 2 gegenüber der Reflektorwand 3 vorgenommen werden kann. Eine nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Richtantenne kann sowohl als unmittelbar abstrahlende Antenne als auch als sogenannter Sekumdärstrahler verwendet werden, bei dem bekanntlich die eigentliche Abstrahlung durch einen zweiten Strahler, beispielsweise einen Parabolspiegel, erfolgt, der durch die Wendelantenne angestrahlt wird. Eine nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Richtantenne ist außerdem sowohl als Sende- als auch als Empfangsantennie verwendbar. Der metallische Leiter 6 bzw. 10 kann mit Vorteil zugleich zur Aufnahme einer der Zuführung bzw. Entnahme von abzustrahlender bzw. empfangener Hochfrequenzenergie dienenden Speiseleitung, beispielsweise einer Koaxialleitung, dienen. Patentansprüche:metallic conductor 6 is screwed onto the reflector wall 3, for example by means of an annular flange. Instead of this attachment, other types of attachment can also be provided, for example such that the tubular metallic conductor 6 is provided at the attachment point with an external thread which is screwed into a corresponding mating thread of the reflector wall 3. In order to make the entire arrangement insensitive to vibrations, it is advisable, as shown in the exemplary embodiment, to provide the metallic conductor 6 at its end facing away from the actual holder with an axial guide to prevent lateral movement. In the exemplary embodiment, this is advantageously achieved in such a way that the metallic conductor 6 is inserted into a recess 9 in the bottom surface made of dielectric material, which is used to supplement the tube 2 made of dielectric material in a pot-like manner. It is also advisable here to interpose a heat throttle, for example through the indicated narrowing of the cross-section of the metallic conductor 6, in order to avoid unnecessary heating of the bottom of the pot. As investigations have shown, it is also advisable to choose the heat distribution over the length of the directional antenna by appropriately dimensioning the heating device so that, as indicated schematically in the diagram in FIG the temperature drops in the direction of radiation. If necessary, it is advisable to additionally provide the increase in temperature, shown in dashed lines, at the end of the helical antenna 1 on the opposite side, since the antenna is then practically completely safe from icing with the least amount of heating power. In place of the heating by a heating coil, a warm air heating system known at sidh can also be provided, as is shown, for example, in an expedient embodiment in FIG. 3. The design of the antenna is essentially the same as that explained with reference to FIG. The metallic conductor 10 is on its - the final horizontal assembly - provided with a series of outlet openings 11 for the warm air, which in this embodiment is distributed inside the tube 2 to the dielectric material and gives it a temperature that the tube 2 including the bottom of the pot and possibly the reflector surface 3 keeps free of icing and annoying weathering phenomena. As such, the tube 2 made of dielectric material generally has sufficient leaks at the point of attachment to the reflector wall 3 to allow the cooled air to flow away. However, it has been shown that it is useful to provide an opening 11 'on the underside of the dielectric directional antenna, through which the used heating air can escape and the tube 2 can be hermetically sealed against the reflector wall 3. A directional antenna designed according to the teaching of the invention can be used both as a direct radiating antenna and as a so-called secondary radiator, in which, as is known, the actual radiation is carried out by a second radiator, for example a parabolic mirror, which is irradiated by the helical antenna. A directional antenna designed according to the teaching of the invention can also be used both as a transmitting and as a receiving antenna. The metallic conductor 6 or 10 can advantageously at the same time serve to accommodate a feed line, for example a coaxial line, which serves to supply or remove high-frequency energy to be emitted or received. Patent claims: 1. Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer in einem abgeschlossenen Rohr in dielektrischem Material eingebetteten Wendelantenne, die für den Betrieb in der axialen Schwingungsart ausgebildet ist und in deren Achse ein metallischer Leiter geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Leiter, der vorzugsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 20% des Durchmessers der Wendelantenne hat, als Heizungselement für die Wendelantenne vorgesehen ist.1. Directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting of one enclosed in one Helical antenna embedded in dielectric material designed for operation in the axial mode of vibration and in the axis of which a metallic conductor is guided, characterized in that the metallic conductor, which preferably has a diameter in the Has the order of 20% of the diameter of the helical antenna as a heating element for the Helical antenna is provided. 2. Richtantenne nach. Anspruch 1, bei der der die Wendelantenne enthaltende dielektrische Zylinder topf förmig ausgebildet und an eine Reflektorwand angesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Leiter an der Reflektorwand gehalten und im Topfboden zumindest axial geführt ist.2. Directional antenna after. Claim 1, wherein the dielectric cylinder including the helical antenna is pot-shaped and attached to a reflector wall, characterized in that the metallic conductor is held on the reflector wall and at least axially guided in the bottom of the pot is. 3. Richtantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem metallischen Leiter eine elektrische Heizvorrichtung, beispielsweise eine Heizspirale, vorgesehen ist.3. Directional antenna according to claim 1 or 2, characterized in that in the metallic Head an electrical heating device, for example a heating coil, is provided. 4. Richtantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Leiter rohrförmig ausgebildet und an seiner, bezogen auf eine 'horizontale Montagestellung, unteren Seite mit Öffnungen versehen ist und daß der rohrförmig ausgebildete metallische Leiter für die Zuführung von Warmluft zur Troctoung und Erwärmung des Inneren des die Wendelantenne enthaltenden Gefäßes aus dielektrischem Metall vorgesehen ist.4. Directional antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the metallic conductor tubular and on its, based on a 'horizontal mounting position, the lower side is provided with openings and that the tubular metallic conductor for the supply of warm air for troctoung and heating of the interior of the one containing the helical antenna Vessel made of dielectric metal is provided. 5. Ridhtantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wendelantenne enthaltende Gefäß aus dielektrischem Material mit Öffnungen zum Entweichen der Warmluft versehen ist, die in einer horizontalen Montagestellung der Richtantenne betrachtet, auf der Unterseite des Gefäßes liegen.5. Ridht antenna according to claim 4, characterized in that the one containing the helical antenna A vessel made of dielectric material is provided with openings for the warm air to escape is, viewed in a horizontal mounting position of the directional antenna, on the bottom of the vessel. 6. Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wärmezuführung dienenden Mittel derart über die Länge des metallischen Leiters verteilt angeordnet sind, daß die größte Erwärmung in der Nähe der Speisungsstelle der Wendelantenne auftritt.6. Directional antenna according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heat supply serving means are arranged distributed over the length of the metallic conductor, that the greatest heating occurs in the vicinity of the feed point of the helical antenna. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 001 353.
Considered publications:
German interpretative document No. 1 001 353.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 730/304 1.59© 809 730/304 1.59
DES55186A 1957-09-20 1957-09-20 Directional antenna for very short electromagnetic waves Pending DE1048962B (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1001353B (en) * 1953-06-17 1957-01-24 Marconi Wireless Telegraph Co Directional antenna for very short circular or elliptically polarized electromagnetic waves

Patent Citations (1)

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