DE1301376B

DE1301376B - Antenna arrangement, especially for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE1301376B
Application number: DE1961S0074510
Authority: DE
Inventors: Meinke Prof Dr Hans
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-06-27
Filing date: 1961-06-27
Publication date: 1969-08-21

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung für kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen mit einer, vor einer leitenden Gegengewichtsfläche angebrachten ellipsoidförmigen Dipolhälfte von nennenswerter Dicke im Vergleich zur Strahlerlänge und einer Länge von etwa einer Viertelwellenlänge bei der niedrigsten Betriebsfrequenz, bei der auf der der Dipolhälfte zugewandten Seite der leitenden Fläche dielektrisches Material als Verzögerungsmittel für die Wellen derart angeordnet ist, daß das Strahlungsdiagramm der Antennenanordnung in Abhängigkeit von der Frequenz einen vorgegebenen, insbesondere konstanten Verlauf hat, nach Patent 1085 928, -und bei der der Außenleiter der als Koaxialleitung ausgebildeten Antennenanschlußleitung in die leitende Gegengewichtsfläche und der Innenleiter in den Fußpunkt der Dipolhälfte übergehen.The invention relates to an antenna arrangement for short and very short electromagnetic waves with a, in front of a conductive counterweight surface attached ellipsoidal dipole half of appreciable thickness in comparison to the emitter length and a length of about a quarter wavelength at the lowest Operating frequency at the side of the conductive one on the side facing the dipole half Surface dielectric material as a delay means for the waves so arranged is that the radiation pattern of the antenna arrangement as a function of the frequency has a predetermined, in particular constant course, according to patent 1085 928, -and in the case of the outer conductor of the antenna connection line designed as a coaxial line into the conductive counterweight surface and the inner conductor into the base of the dipole half pass over.

In der deutschen Patentschrift 1109 748 ist dargelegt, daß sich mit bestimmten Formen einer Dipolhälfte erreichen läßt, daß deren Eingangsimpedanz gegenüber einer leitenden Fläche oberhalb einer Grenzfrequenz einem konstanten Wert zustrebt. Derartige Antennenanordnungen verhalten sich daher z. B. im Fall der Benutzung als Sendeantenne wie ein idealer Verbraucher mit Hochpaßcharakter. Wie in der deutschen Patentschrift 1085 928 dargelegt, zeigt sich bei derartigen Antennen jedoch, daß beim Betrieb innerhalb dieses großen Frequenzbereiches das Antennendiagramm störend freuqenzabhängig sein kann.In the German patent specification 1109 748 it is shown that with certain shapes of a dipole half it can be achieved that its input impedance tends towards a constant value with respect to a conductive surface above a cutoff frequency. Such antenna arrangements therefore behave, for. B. in the case of use as a transmitting antenna as an ideal consumer with high-pass character. As set out in German patent specification 1085 928, it is found with antennas of this type, however, that the antenna diagram can be interferingly frequency-dependent when operated within this large frequency range.

Gemäß der vorveröffentlichten Auslegeschrift (deutsche Auslegeschrift 1085 928) des Hauptpatentes wird die Vermeidung dieser störenden Strahlungsdiagrammverzerrungen erreicht, indem auf der der Dipolhälfte zugewandten Seite der leitenden Fläche Verzögerungsmittel für die Wellen derart angeordnet sind, daß das Strahlungsdiagramm der Antennenanordnung in Abhängigkeit von der Frequenz einen vorgegebenen, insbesondere konstanten Verlauf hat. Diese Verzögerungsmittel bestehen nach dem Hauptpatent insbesondere aus dielektrischem Material.According to the previously published Auslegeschrift (German Auslegeschrift 1085 928) of the main patent is the avoidance of these disturbing radiation diagram distortions achieved by delay means on the side of the conductive surface facing the dipole half for the waves are arranged in such a way that the radiation pattern of the antenna arrangement a predetermined, in particular constant, curve as a function of the frequency Has. According to the main patent, these delay means consist in particular of dielectric Material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anordnung unter Angabe einer einfachen Form des Verzögerungsmittels dahingehend zu verbessern, daß Reflexionen zur Antennenspeiseleitung hin und störende Nebenmaxima im Strahlungsdiagramm vermieden werden.The invention is based on the object of specifying this arrangement a simple form of delay means to the effect of improving reflections towards the antenna feed line and disturbing secondary maxima in the radiation diagram avoided will.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antennenanordnung für kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen mit einer, vor einer leitenden Gegen- ; gewichtsflache angebrachten ellipsiodförmigen Dipolhälfte von nennenswerter Dicke im Vergleich zur Strahlerlänge und einer Länge von etwa einer Viertelwellenlänge bei der niedrigsten Betriebsfrequenz, bei der auf der der Dipolhälfte zugewandten Seite der ; leitenden Fläche dielektrisches Material als Verzögerungsmittel für die Wellen derart angeordnet ist, daß das Strahlungsdiagramm der Antennenanordnung in Abhängigkeit von der Frequenz einen vorgegebenen, insbesondere konstanten Verlauf hat, nach Patent i 1085 928, und bei der der Außenleiter der als Koaxialleitung ausgebildeten Antennenanschlußleitung in die leitende Gegengewichtsfläche und der Innenleiter in den Fußpunkt der Dipolhälfte übergehen, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich das di- t elektrische Material vom Fußpunkt der Dipolhälfte aus elektrisch kontinuierlich auch in die Antennenanschlußleitung erstreckt. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß das dielektrische Material außerhalb der Antennenanschlußleitung als etwa tellerförmiger Körper ausgebildet ist, der in der Nähe des Fußpunktes der Dipolhälfte und im Bereich des Tellerrandes gegenüber der übrigen Tellerfläche verdickt ist.This task is based on an antenna arrangement for short and very short electromagnetic waves with one, in front of a conductive counter-; weight-flat attached ellipsoidal dipole half of appreciable thickness compared to the radiator length and a length of about a quarter wavelength at the lowest operating frequency, the one facing the dipole half Side of; conductive surface dielectric material as a retarder for the waves is arranged in such a way that the radiation pattern of the antenna arrangement a predetermined, in particular constant, curve as a function of the frequency has, according to patent i 1085 928, and where the outer conductor is the coaxial line formed antenna connection line in the conductive counterweight surface and the Inner conductor pass into the base of the dipole half, according to the invention solved that the di- t electrical material from the base of the dipole half electrically also extends continuously into the antenna connection line. One special advantageous embodiment of the object of the invention is that the dielectric Material outside the antenna connection line formed as an approximately plate-shaped body the one near the base of the dipole half and in the area of the edge of the plate is thickened compared to the rest of the plate surface.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material außerhalb der Antennenanschlußleitung die Form einer auf der leitenden Fläche einseitig anliegenden, flachen Scheibe hat, an deren Rand das dielektrische Material kontinuierlich von der leitenden Fläche weggezogen ist.Another advantageous embodiment is characterized in that that the dielectric material outside the antenna lead has the shape of a has flat disc resting on one side on the conductive surface, on the edge of which the dielectric material is continuously pulled away from the conductive surface.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat gegenüber den eingangs genannten Formen für das Verzögerungsmittel eine einfache Gestalt und es wird vor allem in vorteilhafter Weise vermieden, daß im Raum zwischen dem Inneleiter der Speiseleitung und dem Verzögerungsmittel störende Reflexionen entstehen. Ferner werden durch die vorgeschlagenen Formen für das Verzögerungsmittel größere frequenzabhängige Nebenmaxima im Strahlungsdiagramm vermieden.The arrangement according to the invention has compared to the aforementioned Molds for the retarder a simple shape and it is mostly in advantageously avoided that in the space between the inner conductor of the feed line and reflections that interfere with the delay means arise. Furthermore, the proposed forms for the delay means larger frequency-dependent secondary maxima avoided in the radiation diagram.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described in greater detail below with the aid of exemplary embodiments explained.

Die F i g. 1 zeigt eine keulenförmige Dipolhälfte 1, die über einer leitenden Fläche (Grundebene) 2 angeordnet ist und in ihrem Fußpunkt 6 in den Innenleiter 3 einer Koaxialleitung übergeht, deren Außenleiter 4 entweder sprungartig oder stetig in die leitende Fläche 2 ausläuft. Zur Verzögerung der Wellen in der im Hauptpatent angegebenen Weise ist ein scheibenförmiger Körper 5 aus dielektrischem Material vorgesehen, der sich im Strahlerfußpunkt 6 kontinuierlich von der Dipolhälfte 1 ablöst und scheibenförmig nach außen erstreckt. Dieses dielektrische Material 5 geht vom Strahlerfußpunkt aus in den Raum zwischen dem Innenleiter 3 und dem Außenleiter 4 elektrisch kontinuierlich über, so daß an dieser Stelle keine Reflexionen mehr entstehen können. Die Durchmesser des Innenleiters 3 und des Außenleiters 4 sind dabei in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante des verwendeten dielektrischen Materials 5 vorzugsweise derart gewählt, daß sich für die Koaxialleitung 3, 4 ein Wellenwiderstandswert in der Größenordnung zwischen etwa 45 und 60 Ohm ergibt. Am Scheibenrand ist das dielektrische Material s kontinuierlich von der leitenden Fläche 2 weggezogen, um auch an dieser Stelle Reflexionen zu vermeiden.The F i g. 1 shows a club-shaped dipole half 1, which over a conductive surface (ground plane) 2 is arranged and in its base 6 in the inner conductor 3 of a coaxial line passes over, the outer conductor 4 of which either abruptly or continuously runs into the conductive surface 2. To delay the waves in the main patent indicated way is a disk-shaped body 5 made of dielectric material provided, which extends continuously from the dipole half 1 in the radiator base point 6 detaches and extends outward in the shape of a disk. This dielectric material 5 goes from the radiator base into the space between the inner conductor 3 and the outer conductor 4 electrically continuously over, so that there are no more reflections at this point can arise. The diameters of the inner conductor 3 and the outer conductor 4 are depending on the dielectric constant of the dielectric used Material 5 is preferably chosen such that for the coaxial line 3, 4 a Characteristic impedance in the order of magnitude between 45 and 60 ohms. At the Disc edge is the dielectric material s continuous from the conductive surface 2 moved away to avoid reflections at this point as well.

Die dargestellte Form vermindert vor allem das Auftreten großer frequenzabhängiger Nebenmaxima im Strahlungsdiagramm der Antennenanordnung. Wenn auch die etwas kleineren frequenzabhängigen Nebenmaxima in einem größeren Frequenzbereich noch gut ausgeglichen werden sollen, so empfiehlt sich eine Ausführungsform nach der F i g. 2, in der bezüglich der F i g. 1 gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das dielektrische Material hat in diesem Fall die Form eines Tellers, der in der Nähe des Strahlerfußpunktes 6 eine Verdickung 7 und am Tellerrand eine Verdickung 8 aufweist. Vor allem die Verdickung 8 kann als eine Art dielektrische Linse aufgefaßt werden, die im wesentlichen auf die Verminderung kleinerer Nebenmaxima hin zu dimensionieren ist.Above all, the shape shown reduces the occurrence of large, frequency-dependent ones Secondary maxima in the radiation diagram of the antenna arrangement. Even if the slightly smaller ones frequency-dependent secondary maxima are still well balanced in a larger frequency range are to be, so an embodiment according to the F i g is recommended. 2, in the with regard to FIG. 1 identical parts are provided with the same reference numerals. The dielectric material in this case has the shape of a plate, which is in the Near the radiator base 6 a thickening 7 and a thickening on the edge of the plate 8 has. Above all, the thickening 8 can be regarded as a type of dielectric lens are to be dimensioned essentially to reduce smaller secondary maxima is.

Prinzipiell kann die Anordnung nach der F i g. 1 als geeignet zur Durchführung einer Phasenkorrektur in Abhängigkeit von der Frequenz aufgefaßt werden, während die Anordnung nach der F i g. 2 zu der Phasenkorrektur noch eine Verminderung der kleinen Nebenmaxima im Strahlungsdiagramm bringt.In principle, the arrangement according to FIG. 1 as suitable for Carry out a phase correction depending on the frequency be understood, while the arrangement according to the F i g. 2 to the phase correction still brings a reduction in the small secondary maxima in the radiation diagram.

Claims

Claims: 1. Antenna arrangement for short and very short electromagnetic Shafts with an ellipsoidal shape mounted in front of a conductive counterweight surface Dipole half of significant thickness compared to the radiator length and one length of about a quarter wavelength at the lowest operating frequency at which on the side of the conductive surface facing the dipole half dielectric material is arranged as a delay means for the waves in such a way that the radiation pattern the antenna arrangement as a function of the frequency a predetermined, in particular has a constant course, according to patent 1085 928, and in which the outer conductor of the as Coaxial line formed antenna connection line in the conductive counterweight surface and the inner conductor merge into the base point of the dipole half, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the dielectric material extends from the base of the dipole half extends from electrical continuously also into the antenna connection line.

2. Antenna arrangement according to Claim 1, characterized in that the dielectric Material outside the antenna connection line formed as an approximately plate-shaped body the one near the base of the dipole half and in the area of the edge of the plate is thickened compared to the rest of the plate surface.

3. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the dielectric material is outside the antenna connection line has the shape of a flat disc resting on one side of the conductive surface, at the edge of the dielectric material continuously from the conductive surface moved away.