DE1266372B - Gegengewichtsanordnung fuer ein Kurzwellenantennensystem des logarithmisch-periodischen Typs - Google Patents

Description

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AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

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Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIq

Deutsche Kl.: 21 a4 - 65

G37417IXd/21a4
1. April 1963
18. April 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegengewichtsanordnung für ein Kurzwellenantennensystem des logarithmisch-periodischen Typs, bei dem an eine in Längsrichtung sich erstreckende Speiseleitung Vertikalstrahler angeschlossen sind, deren Strahlerlänge und deren gegenseitiger Abstand vom Ende der Speiseleitung her in Richtung auf deren Anfang abnehmen, so daß die Vertikalstrahler mit fortschreitender Phasenbeziehung erregt werden. Eine derartige unsymmetrische Antennenanordnung benötigt ein Gegengewicht.

Gegengewichte bestehen im allgemeinen aus Leitern, die im Erdboden nahe der Erdoberfläche vergraben werden.

Bei Vertikalantennen verwendet man etwa vom Fußpunkt des Antennenstrahlers radial ausgehende Gegengewichtsleiter (französisches Patent 532431).

Bei einer aus zwei Vertikalantennen bestehenden Antennenanordnung verwendet man Gegengewichtsleiter, die etwa den Stromwegen folgen, die in einem vollständig leitenden Erdboden für die Antennenanordnung sich ergeben würden.

Für ein Antennensystem, das durch in Abstrahlungsrichtung sich erstreckende langgestreckte horizontale Antennendrähte gebildet ist, ist es bekannt, «5 ein fächerförmig ausgebildetes Gegengewichtssystem zu verwenden, das von einer Stelle unterhalb des Einspeisungspunktes des Antennenstrahlers ausgeht (schweizerische Patentschrift 101910).

Eine erfindungsgemäße Gegengewichtsanordnung für ein Kurzwellenantennensystem des logarithmischperiodischen Typs verwendet auch Gegengewichtsleiter, die im wesentlichen den Stromwegen folgen, welche sich bei vollständig leitendem Erdboden für das Antennensystem in der Erde ergeben würden. Ein erfindungsgemäßes Gegengewicht arbeitet mit hohem Wirkungsgrad über ein weites Frequenzband und erfordert nur wenig Material zur Herstellung des Gegengewichts. Das Gegengewicht arbeitet mit gutem Wirkungsgrad im wesentlichen unabhängig von der gewählten Betriebsfrequenz und von der Bodenbeschaffenheit und bedingt nur geringe elektrische Verluste.

Eine Gegengewichtsanordnung für ein Kurzwellenantennensystem des logarithmisch-periodischen Typs, bei dem Vertikalstrahler an eine in Längsrichtung sich erstreckende Speiseleitung mit vom Ende der Speiseleitung abnehmender Strahlerlänge und gegenseitigem Abstand angeschlossen sind und mit fortschreitender Phasenbeziehung erregt werden, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß von einem sich unterhalb der Strahlerfußpunkte parallel Gegengewichtsanordnung für ein

Kurzwellenantennensystem

des logarithmisch-periodischen Typs

Anmelder:

Granger Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

8000 München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:
John Van Nuys Granger,
Atherton, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. April 1962 (184 461)

zu dem Speiseleiter der Antenne erstreckenden Parallelleiter strahlenförmig Gegengewichtsleiter ausgehen und daß von einem Zusammenschlußpunkt der äußeren Enden von je zwei strahlenförmigen Gegengewichtsleitern sich parallel zu dem Parallelleiter erstreckende Gegengewichtsleiterfortsätze ausgehen.

Zweckmäßigerweise ist die Gegengewichtsanordnung derart gewählt, daß die Gegengewichtsleiter einer strahlenförmigen Gegengewichtsleitergruppe gleiche Länge haben und die Leiterlängen der strahlenförmigen Gegengewichtsleitergruppen entsprechend ihrem abnehmenden gegenseitigen Abstand voneinander ebenfalls abnehmen.

Die Länge der Leiter der strahlenförmigen Gegengewichtsleitergruppen ist etwa gleich der Länge des zugeordneten Antennenstrahlers, und die Länge der der Längsachse des Antennensystems sich parallel erstreckenden Fortsätze der strahlenförmigen Gegengewichtsleiter erstreckt sich zweckmäßigerweise bis über den Fußpunkt des kürzesten Antennenstrahlers hinaus.

Weitere Zweckmäßigkeiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Teildarstellung eines bisher üblichen Gegengewichts für eine aus nur einem Strahler bestehende vertikale Antenne,

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3 4. "

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer den sich ergebende Strombild entspricht ungefähr logarithmisch-periodischen Antennenanordnung, be- F i g. 3. ;

stehend aus vertikalen Strahlern, Bei einer logarithmisch-periodischen Antennen-

Fig. 3 eine schematische Darstellung der sich bei anordnung fallen die radial gerichteten Erdströme auf einer Antennenanordnung gemäß F i g. 2 ergebenden 5 einen vernachlässigbar kleinen Wert bei einem Ab-Erdströme, stand von einer viertel Wellenlänge von der Längs-

Fi g. 4 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes achse. Die Intensität der parallel zur Längsachs&-ge-Gegengewicht. richteten Erdströme ist über mehrere Wellenlängen

In F i g. 1 ist ein Gegengewicht 2 für einen verti- in F i g. 3 konstant. Für jede Betriebsfrequenz sollte kalen Antennenstrahler 1 dargestellt. Das Gegen- io eine logarithmisch-periodische Antennenanordnung gewicht 2 besteht aus einer Mehrzahl strahlenförmig Gegengewichtsdrähte mit Strombahnen haben, welche von einem Punkt unterhalb des Antennenstrahlers 1 in F ig. 3 dargestellt sind. Es sollten sich die Gegenausgehender Drähte, die nahe der Erdoberfläche gewichtsdrähte in jeder Richtung bis zu einer Stelle unterhalb der Antenne 1 eingegraben sind. Die Er- erstrecken, an der die Intensität der Ströme gering regung erfolgt an den Klemmen 3, und die eine Zu- i₅ ist im Vergleich zu der Intensität an dem Anschlußleitung ist mit dem Antennenstrahler 1 und die punkt der Gegengewichtsdrähte. Diese Entfernung andere mit dem Gegengewicht 2 verbunden. Ver- ist von der Größenordnung einer viertel Wellenlänge suche haben gezeigt, daß in dem Kurzwellenband die in den Seitenrichtungen und in der Rückwärtsrich-Länge der radial verlaufenden Drähte mehrere WeI- tung der Antenne und von der Größenordnung mehlenlängen der Betriebsfrequenz betragen soll und die 20 rerer Wellenlängen in der Vorwärtsrichtung der AnDrähte nicht mehr als 10 bis 30° gegeneinander ver- tenne. Der Abstand zwischen den Leitern des Gegensetzt sein sollen. Obwohl eine derartige Anordnung gewichts sollte klein sein im Vergleich zur Wellenein Gegengewicht hohen Wirkungsgrades bildet, wird länge,
doch viel Leitermaterial benötigt. Eine Leiteranordnung für ein Gegengewicht,

In Fig. 2 ist eine logarithmisch-periodische An- 25 welches die vorstehend erörterten Bedingungen ertennenanordnung 4, bestehend aus vertikalen Anten- füllt, und zwar innerhalb des gesamten Arbeitsbandes nenstrahlern, dargestellt, wobei die Antennenstrahler der logarithmisch-periodischen Antennenanordnung, in einer geraden Richtung angeordnet sind und grö- ist in F i g. 4 gezeigt. Die radial verlaufenden Gegenßeren Abstand voneinander haben. Die Speisung gewichtsleiter 10 bis 17, die den Antennenstrahlern kann mittels einer Hochfrequenzleitung 5, 6 erfolgen, ₃₀ 18 bis 25 zugeordnet sind, erstrecken sich ungefähr deren einer Leiter an die Antennenanordnung und eine viertel Wellenlänge in bezug auf den Fußpunkt deren anderer Leiter an das Gegengewicht 7 ange- der betreffenden Antennenstrahler nach den Seiten schlossen ist. Die Strahlung hat eine Richtung, die und in Rückwärtsrichtung. In Vorwärtsrichtung sind von den längeren Strahlelementen 8 zu den kür- indessen zusätzliche, relativ lange Leiterfortsätze 10' zeren Strahlerelementen 9 verläuft, d. h. eine Rieh- 35 bis 17' vorgesehen, die sich parallel zur Längsachse tung, wie sie in Fig. 2 durch den Pfeil dargestellt der Antennenanordnung erstrecken. Der mittlere ist. Im Betrieb werden bei einer solchen Antennen- Leiter 18' erstreckt sich in der Längsachse der Ananordnung nur einige der Strahlerelemente in Re- tennenanordnung und ist verbunden mit den Mitten sonanz mit der Betriebsfrequenz erregt. der radialen Leiter 10 bis 17. Es ist zu beachten, daß

Für eine Arbeitsweise mit hohem Wirkungsgrad 40 der Leiter 10' am Ende mit den Leitern 10 verbunmuß ein gutes Gegengewicht verwendet werden, und den ist, welche rechtwinklig zur Längsachse der Anfür die Konstruktion des Gegengewichts ist es von tennenanordnung in der Nähe des für die niedrigste Wichtigkeit zu wissen, welche Strombahnen und Frequenz vorgesehenen Antennenstrahlers 18 ausweiche relativen Amplituden die Erdströme haben, gehen. Die Leiterfortsätze 1Γ sind mit den äußeren damit die verschiedenen Teile des Gegengewichts in 45 Enden der Leiter 11 verbunden, die unter rechten entsprechender Weise angeordnet werden können, Winkeln in bezug auf die Längsachse der Antennenum eine möglichst günstige Gegengewichtsanordnung anordnung in der Nähe des Antennenelements 19 zu bilden. ausgehen. Es ist zu beachten, daß die Leiterfortsätze

Betrachtet man nur ein einziges Strahlerelement 11' auch mit den Leitern 10 verbunden sind, die gemäß Fig. 1, so wurden die Erdströme radial ver- 50 unter einem Winkel <x schräg zur Längsachse der Anlaufen, wie in F i g. 1 dargestellt ist. Verwendet man tennenanordnung verlaufen. In gleicher Weise sind indessen eine Mehrzahl nahe zueinander angeordne- die Leiterfortsätze 12' bis 17' mit den senkrecht zur ter Strahler gemäß Fig. 2, die von Strömen ver- Längsachse verlaufenden Leitern 12 bis 17 verbungleichbarer Amplituden, aber mit Phasendifferenz den und ebenfalls mit radial verlaufenden Leitern durchflossen werden, wie es bei einer logarithmisch- 55 verbunden, die unter einem Winkel schräg in bezug periodischen Antennenanordnung der Fall ist, so hat auf die Längsachse der Antennenanordnung angesich aus Versuchen gezeigt, daß die Verteilung der ordnet sind.

Erdströme vollständig unterschiedlich ist. In der Die Leiterfortsätze 10' bis 18' erstrecken sich eine

Nähe des Fußpunktes der verschiedenen Strahler- Entfernung von mehreren Wellenlängen in Richtung elemente sind die Erdströme im wesentlichen radial 60 der Hauptabstrahlung der Antenne. Der Winkel α gerichtet, mit zunehmendem Abstand von dem in Fig. 4 kann ein Winkel von 45° sein. Winkel α Strahlerfußpunkt aber ist die Richtung der Erd- von 10, 15, 30 oder 60° können bei einer solchen ströme nicht mehr radial, sondern parallel zur Längs- Anordnung auch verwendet werden. In F i g. 4 ist achse der Antennenanordnung der Fig. 2. Diese in die Länge der Leiterfortsätze 10' bis 17' parallel zur der Längsrichtung verlaufenden Ströme sind in einem 65 Längsachse der Antennenanordnung willkürlich ge-Abstand einiger Wellenlängen vom Fußpunkt der wählt, so daß ihre Enden auf einer gemeinsamen Antennenanordnung analog den Wellen, die mit ver- Linie liegen, die senkrecht zur Längsachse der Antikaler Polarisation abgestrahlt werden. Das im Bo- tenne verläuft, was jedoch nicht unbedingt erforder-

lieh ist. Es könnten beispielsweise die vorderen Enden, beginnend mit dem Leiterfortsatz 1Γ, von Leiter zu Leiter kürzer sein. Es ist indessen wesentlich, daß die Leiter eine Länge von mehreren Wellenlängen bei der Betriebsfrequenz, mit welcher die betreffenden Antennenelemente bevorzugt betrieben werden, sind. Es könnten daher die Drähte, welche von den für kürzere Wellen vorgesehenen Strahlerelementen ausgehen, entsprechend kürzer sein. Der Abstand der Leiterfortsätze 10' bis 17' in einer Riehtung senkrecht zur Längsachse der Antennenanordnung kann, je näher die Leiter zur Achse der Antennenanordnung liegen, um so kürzer sein. Der mittlere Leiter 18' erstreckt sich in der Längsachse der Antenne. Sämtliche Leiter sind durch den Leiter 18' gemäß Fig. 4 miteinander verbunden, und dieser Leiter würde wiederum mit dem einen Pol der Hochfrequenzleitung verbunden sein, während der andere Pol mit den Antennenelementen 18 bis 25 verbunden ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Erhebungswinkel der maximalen Antennenstrahlung im Strahlungsdiagramm um so größer ist, je geringer die Länge der Gegengewichtsleiter vor der Antenne ist. In vielen Anwendungsfällen sollte der Erhebungswinkel mit zunehmender Frequenz abnehmen. Dies ergibt sich automatisch bei einer Anordnung gemäß Fig. 4.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gegengewichtsanordnung für ein Kurzwellenantennensystem des logarithmisch-periodischen Typs, bei dem Vertikalstrahler an eine in Längsrichtung sich erstreckende Speiseleitung mit vom Ende der Speiseleitung abnehmender Strahlerlänge und gegenseitigem Abstand angeschlossen sind und mit fortschreitender Phasenbeziehung erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß von einem sich unterhalb der Strahlerfußpunkte parallel zu dem Speiseleiter (4) der Antenne erstreckenden Parallelleiter (6) strahlenförmig Gegengewichtsleiter (10, U bis 17, 18) ausgehen und daß von einem Zusammenschlußpunkt der äußeren Enden von je zwei strahlenförmigen Gegengewichtsleitern (10, 11; 11, 12; 13, 14) sich parallel zu dem Parallelleiter (6) erstreckende Gegengewichtsleiterfortsätze (10' bis 18') ausgehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichtsleiter einer strahlenförmigen Gegengewichtsleitergruppe gleiche Länge haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterlängen der strahlenförmigen Gegengewichtsleitergruppen entsprechend ihrem abnehmenden gegenseitigem Abstand voneinander abnehmen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterlänge der strahlenförmigen Gegengewichtsleitergruppen etwa gleich der Länge des der Gruppe zugeordneten Antennenstrahlers ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Längsachse des Antennensystems sich parallel erstreckenden Gegengewichtsleiterfortsätze sich bis über den Fußpunkt des kürzesten Antennenstrahlers hinaus erstrecken.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 299 766;
schweizerische Patentschrift Nr. 101910;
französische Patentschrift Nr. 532 431;
USA.-Patentschrift Nr. 2 473 377.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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