DE7412071U - Breitbandantenne - Google Patents

Description

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München, den 29. 1. 1976 Fi 5104

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tennenl-ioiabination auc einer io.jaribhr.isch periodischen Antenne U-.d einer.¹, zweite;:, davon vei'oChiedenen j.nteni entyp, der r.ii j cor ^oertracuri_Glcitu:r ; dor logarithmisch pe~ modischen Antenne cn deren _.nde :üit d^n Ihn. cro:i Ji'oolsii verbunden ist.

Lino A.ntenne dieser .-Vrt wui\-e oereits in der j'unksciiaii 193V, lieit 2, oeite ^;' Γ beschrieben. Dabei handelt es sich um eine hOwbinationsante.'.ne aus zwei verschiedenen logarithmisch periodischen Antennen und oi.io.i .-faltdipol, die an einem ^c:jeinsame :i Antennenmast oefecti ί: und nv.£ ui j verschiedenen Sender in den jeweiligen Frequenzbox-eichen der L,inzelantennen ausgerichtet sind-, -»ic -ypeiseleitungen der J in sei antenne η sind dabei ohne Verwendung von j7requenzweichen hintereinander geschaltet. Uin.3 Antenne dieser Art ist vcrr.eV;.;lich für den ümpfanc von _°ernseh- und .Lundfunksendun^On ,^oei-j'/iet_t kann jedoch als

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Ger.deantenne wegen der unterschiedliche:! Abstrahleigenschaften der Antennentypen nicht verwendet v;erden.

I ach dem Stand der Technik wird als Hochfrequenz-Sendeantenne oft eine sogenannten Fächerantenne verwendet, die aus einem reflektierenden Schirm und in passendem Abstand davor angeordneten Dipolen oder als Dipole wirkende Schlitze in Metallflächen besteht. Eine Antenne dieser Art ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt; sie besteht auc einem, als Reflektor wirkenden Metallblech 10 und zwei Vollwellcndipolen 12 und 14, von denen Öeder aus zwei dreieckigen Metallblechen 15 und 16 besteht. Die Metallblech^ können wahlweise auch skelettartig ausgeführt sein, d.h. sie können durch ein Drahtnetz mit ähnlichen Abmessungen ersetzt werden. Eine Antenne dieser Art hat, bei gegebenen Abmessungen, im allgemeinen einen höheren Antennengewinn als andere Antennenformen, ßie weist jedoch auch den erheblichen Nachteil auf, dass ihr Frequenzbereich im allgemeinen auf ein Frequenzverhältnis von 2 : 1 begrenzt ist. Nun ist in vielen Anwendungsfallen die Hochfrequenzsignalübertragung auf eine Reflexion an der Ionosphäre angewiesen, und da der von der Ionosphäre reflektierte Frequenzbereich sich während des Tagesablaufs ändert, muss die Möglichkeit gegeben sein, die Gendefrequenz etwa im Verhältnis 4 : 1 zu ändern, wenn ein 24—Stunden-Betrieb nötig ist. Nach dem Stand der Technik wurde dies dadurch erreicht, dass mehrere Fächerantennen gleichzeitig verwendet wurden, wobei jede einzelne einen verschiedenen Frequenzbereich überstreicht. Die dex gerade benutzten Frequenz entsprechende Antenne wurde dann über einen Gehälter ausgewählt. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis als äusserst umständlich erwiesen, da eine ständige Überwachung der Antennenanwahl notwendig und eine mehrmalige Umschaltung während des Tagesablaufes erfolgen muss.

Eine nach dem Stand der Technik bekannte Antennenform, die in

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der Lage ist, den erforderlichen Trequcnsbcreich zu überdecken, ist die logarithmisch periodische Dipolantenne, die in der Fig. 2 der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Eine logarithmisch periodische Antenne besteht aus ei nor übertragungsleitung 20, die in Serie geschaltet eine Anzahl von Dipolen 22 speist, deren Länge sich entlang der Ibortragungsleitung verändert; d.h. dass die Längen jeweils benachbarter Dipole zueinander in einem vorgegebenen Verhältnis stehen. Wie in der Fig. 2 angedeutet ist, erfolgt die Speisung von zwei benachbarten Dipolen im entgegengesetzten Sinn; es v;ird dadurch eine günstige Abstrahleig^nschaft der Antennenanordnung gewährleistet.

Beim Betrieb einer logarithmisch periodischen Antenne v/andern die Hochfrequenssignale entlang der übertragungsleitung 20 von hochfrequenten Ende mit den kürzeren Dipolen aus, bis sie einen in Resonanz befindlichen Dipol erweichen. Dieser- in Resonanz befindliche Dipol strahlt vorzugsweise die Gendeenergie ab. Es wird jedoch in der Praxis auch von einem oder beiden der benachbarten Dipole ein Seil der Hochfrequenzenergie abgestrahlt, so dass normalerv/eise die insgesamt abgestrahlte Gendeenergie von drei Ilalbv/ellendipolen ausgeht. Die Abstrahlungen dieser drei Dipole verstärken sich gegenseitig paasenrichtig und die Antenne erzeugt einen breiten Strahl, der in die Richtung des hochfrequenten Endes der Antenne zurückzeigt.

Damit sich bei der Anwendung einer logarithmisch periodischen Antenne die Abstrahlcharakteristik nicht mit der Frequenz ändert, ist die Längsachse der Antenne, nithin der Übertragungsleitung in einem gewissen V/ink el zur Horizontalen geneigt, wie dies in der Fig. 3 angedeutet ist. Die Längsachse der Antenne ist also auf den Erdboden zu ausgerichtet. Tm allgemeinen ist dafür Sorge getragen, dass die "vom Erdboden reflektierten Strahlen 30 unddie direkt von der Antenne ausgesandten Strahlen

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antenne aus einer Gruppe von Dipolen oaer Schlitzen in einer leitenden Fläche, die in entsprechendem Abstand vor einem reflektierenden Schirm angeordnet sind. 2s ist bekannt, dass ein Metallblech mic einem Schlitz die gleiche Abstrahlcharakteristik

j aufweist, wie das zur Bildung des betreffenden Schlitzes ausgeschnittene Metallstück. Unterschiedlich gestaltet sich dabei nur die Polarisation der abgestrahlten ,'.'ellen. Wahlweise können bei einer Fächerantenne sowohl der reflektierende Schirm

ι als auch die Strahlungselemente aus Metc.llblech oder aus einem

— Drahtgitter bestehen, das ähnliche Abstrahleigenschaften wie

j ein Metallblech aufweist.

Durch die erfindungsgemässe Kombination einer Fächerantenne mit einer logarithmisch periodischen Antenne lassen sich die Vorteile bei_der Antennentypen miteinander verbinden. Dabei wird die begrenzte Bandbreite der Fächerantenne durch die angekoppelte logarithmisch periodische Antenne erweitert und gleichzeitig werden die unerwünscht langen Kiederfrequenzdipole der logarith= misch periodischen Antenne durch die viel kleineren Bauelemente der Fächerantenne ersetzt. Zudem wird die Baulänge der logarithmisch periodischen Antenne dadurch verkürzt, dass der niederfrequente Teil dieses Antennentyps durch eine Fächerantenne ersetzt wird, so dass die gesamte Antennenanordnung unter einem wesentlichen flacheren winkel in ber.ug auf die Horizontale angeordnet werden kann. Dadurch wird der Antonnengewinn bei höheren Frequenzen deutlich gesteigert, weil nun die effektive, im Betrieb wirksame Abstrahlrichtung näher an die Antennonachse gerückt ist, in der die Hauptstrahlrichtung der logarithmisch periodischen Antenne, die für die heueren Frequenzen verantwortlich ist, liegt.

Zur v/eiteren Verbessei'ung des Antennengewiiiiis werden vorzugsweise zwei oder mehrere erfindungsgemässe jintenncnlcombinationen

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seitlich nebeneinander in solchem ,.b stand angeordnet, dass ihre Abstrahlungen phasengleich erfolgen, und dass die logarithmisch periodischen Antennen so ausgerichtet sind, dass die Verbindungslinien der jeweils auf gleichen Seiten der übertragungsleitung liegenden Dipolenden sich in einem Punkt treffen.

2ei einer Antennenanordnung mit mehr als einer logarichnisch periodischen Antenne, im Hinblick auf die vorteilhafte Bandbreite der logarithmisch periodischen Antenne, ist es vorteilhaft, die Einzelantennen so anzuordnen, dass die Verbindungslinien dfer Dipolenden sich in einem Punkt treffen. Damit die von den einzelnen Antennen abgestrahlten V/ellenfronten parallel verlaufen, wird diese erfindungsgenässe Anordnung vorzugsweise dadurch praktisch ermöglicht, das3 die Einzeldipole dir verschiedenen logarithmisch periodischen Antennen gegen die zugehörige übertragungsleitung gekippt sind, so dass die Winkel zwischen der 'übertragungsleitung und den Dipolen von 90 geringfügig abweichen« Dabei ist nicht zu befürchten, dass diese geringfügige Kippung die Leistungsfähigkeit der Antenne nennens wert beeinträchtigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf die J'ig. 4· der Zeichnung näher erläutert.

Die in der I¹¹Xg. 4- dargestellte erfindungsgcinässe Antennenanordnung weist eine Tücherantenno [50 und eine logarithmisch periodische Antenne ?2 auf, die hintorei-.ia'adcr angeordnet sind. Die rächerantcrrnc ist allgemein genäse -'ig. Ί aufgebaut und lcjteht aus einen reflektierenden Jchirni 5^Ü> vor den zwei Vcllwellendipole 5^ und 56 angeordnet sind. Die logarithmisch periodische Antenne besteht aus einer zentralen übertragungsleitung 5'"'» deren Ende GO die otraialunrjsolciaente der fächer-

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antenne 50 Gpcist. Das entgegengesetzte linde 62 ist mit der Speiseleitung cum Sender verbunden. ";aer zur übertragungsleitung 5'2 ist eine Vielzahl von Halbwellen-Dipolen 64 angeordnet, deren Abmessungen fortschreitend von Ende G2 der tbertragungsleitung zum Ende GO hin zunehmen. Zwei benachbarte Dipole der logarithmisch periodischen Antenne werden jeweils im Gegensinn von der Übertragungsleitung gespeist.

Die in der Zeichnung dargestellte I'ächerantenne ist nur mit zwei Yollwellendipolen ausgestattet, es ist jedoch wahlweise möglich, eine Vielzahl von entsprechenden Dipolen vorzusehen, insbesondere dann, wenn gewünscht ist, die Abstrahlcharakteristik als sehr schmale Keule auszubilden. Zudem kann zur Erhöhung des Antennengewinns eine Vielzahl von logarithmisch periodischen Antennen vorgesehen sein. Danit die vorteilhafte grosse Bandbreite dieser logarithmisch periodischen Antennen erhalten wird, ist es jedoch wesentlich, dass diese Antennen so ausgerichtet werden, ciass die Verbindungslinien der jev/eils auf gleichen Seiten der übertragungsleitung liegenden Dipolenden sich in einem Punkt troffen. Dabei ist es glichgültig, ob die logarithmisch periodischen Antennen in einer vertikalen Ebene oder seitlich nebeneinander angebracht werden. Im letzteren !■'alle sollten die Dipole jeder Einzel antenne in bezug auf ihre übertragungsleitung gekippt sein.

- Einsprüche -

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Claims (2)

-e-

1. Antennenancrdnung mit einer Antennenkcribination aus einer logarithmisch periodischen Antenne und einem zweiten, davon verschiedenen .-uitennentyp, der mit der übertragungsleitung der logarithmisch periodischen Antenne an deren Jinde mit den längeren Dipolen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Antennenkon.bination vorgesehen ist, dass die iOitennenkoiubination aus einer logarithmisch periodischen Antenne (b^) und einer -üchei'paitenne (b^O besteht, dass die Jtrahlun;;sele;riente (34, %) der x-'ächerant ,nne (5^) so mit der üb 3 rtra rungs leitung (!•·'-) der logarithmisch periodischen Antenne (5··-) verbunden angeordnet sind, dass die beiden Antennent.ypen (50, ^l)2) die gleiche Hauptstrahlimgsrichtunp; haben, dass die beiden <uitennentypen (^c, [-.·.?) so diTiensioniort .τ⁵.nd, dass die von ihnen jeweils ü:jerdec!:ten .'requenr.bereic::e verschieden είπα und sich überlappen, und. ,dasκ die ;bsti\-i:ilunren gleicher frequenz aus den beiden Antennentyoen (;;X··, 52) sicli ^o;":;ev.-seitig verstärken.

2. /intermenanordnunr; no.ch ;\r.Spruch Ί, dadurch :^:; e Y. e η ;i :■ ^ i c h η ο t , ä.'fcs kv:ei oder .TioVirere /»ntorine'.ikor.binationen seitlich '.'·.'.benexTjn'lor in r-öle!'.en Abstand an_-:- ordnet sind, dass ihre Abstrahlun-^r. ρ^:ip.ücn^leich erfolgen und dass die lopjarit^u:nisch period-i^chen .^ntenrion (^2) so ausgerichtet sind, dass die Verbindungslinien der ,jev.'eils -\n£ gleichen ,Seiten der L^ertr·".^['."n''3I" L':■.:■■ ( f/ ) lic ';:;p.don :,'ipolenden sich in einsn l'unl'.t treiien.

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Antennencnordnur/; nach Ai.r.pruch .?, dadurch ζ c .: c r. r. -zeichnet, dass die Verbindungslinien dor Tendon der Dipole (64·) dor lo^arithrnicch periodisch.on Antennen (i?2) dadurch auf einen Funl:t aus cc rieht et sind, dass die einseinen Dipole (64) cec'G^- üe ^u^ehöri^e übertragungsleitung (5") so eskippt sind, dass die '..'inkel zv/ischen v'.er

(5?) ^^-d den Dipolen (G-T) von 90 ab

weichen·

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