DE7412071U - BROADBAND ANTENNA - Google Patents
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Description
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München, den 29. 1. 1976 Fi 5104Munich, January 29, 1976 Fi 5104
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u _ "ix L. einer ,.r.- u _ "ix L. one, .r.-
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.tennenl-ioiabination auc an io.jaribhr.isch periodic antenna U-.d a. 1 , second;:, of which vei'oChiedenen j.nteni entyp, the r.ii j cor ^ oertracuri_Glcitu: r; dor logarithmically peculiar antenna cn its _.nd: üit d ^ n him. cro: i is connected to Ji'oolsii.
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'/iett kann jedoch alsLino A.ntenne this.-Vrt wui \ -e oereits in the j'unksciiaii 193V, lieit 2, oeite ^; ' Γ described. This is a hOwbinationsante. '. Ne made up of two different logarithmically periodic antennas and oi.io.i.-folded dipole attached to a ^ c: jeinsame: i antenna mast oefecti ί: and nv. £ ui j different transmitters in the The respective frequency boxes of the L, individual antennas are aligned, - »ic -type lines of the J in be antenna η are connected in series without the use of crossovers. Uin.3 antenna of this kind is vcrr.eV;.; Lich for the ümpfanc von _ ° ernseh- und .Lundfunksendun ^ On, ^ oei-j '/ iet t can however as
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Ger.deantenne wegen der unterschiedliche:! Abstrahleigenschaften der Antennentypen nicht verwendet v;erden.Ger.dantenne because of the different :! Radiation properties of the antenna types are not used.
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.The prior art is called a high frequency transmitting antenna often a so-called fan antenna is used, which consists of a reflective screen and is arranged at a suitable distance in front of it There are dipoles or slots in metal surfaces that act as dipoles. An antenna of this type is shown in Figure 1 of the drawings shown; it also consists of a sheet metal 10 acting as a reflector and two solid corrugated dipoles 12 and 14, of which Öeder consists of two triangular metal sheets 15 and 16. The sheet metal ^ can optionally also be designed like a skeleton i.e. they can be replaced by a wire mesh with similar dimensions. An antenna of this type has, given Dimensions, generally a higher antenna gain than other antenna forms, it also has the significant disadvantage that its frequency range is generally is limited to a frequency ratio of 2: 1. Now, in many application cases, the high-frequency signal transmission is on a reflection from the ionosphere, and since the frequency range reflected by the ionosphere varies during the course of the day changes, the possibility must be given to change the gene frequency in a ratio of around 4: 1 if there is a 24-hour operation is necessary. According to the prior art, this was achieved by using several fan antennas at the same time were used, each with a different frequency range strokes. The frequency currently used corresponding antenna was then selected via a salaries. This procedure has proven to be extremely cumbersome in practice, since the antenna selection is constantly monitored necessary and a switch must be made several times during the daily routine.
Eine nach dem Stand der Technik bekannte Antennenform, die inA form of antenna known from the prior art, which is shown 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.is able to cover the required range of trees, is the logarithmic periodic dipole antenna, which is shown schematically in Fig. 2 of the drawing. One logarithmic periodic antenna consists of a nor transmission line 20, which, connected in series, feeds a number of dipoles 22, the length of which extends along the transmission line changes; i.e. that the lengths of neighboring dipoles are in a given ratio to each other. As is indicated in FIG. 2, the feeding of two adjacent dipoles takes place in the opposite sense; it becomes thereby a favorable radiation property of the antenna arrangement guaranteed.
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.When operating a logarithmically periodic antenna v / change the radio frequency signals along transmission line 20 of FIG high frequency end with the shorter dipoles until they soften a resonating dipole. This- in response The dipole located preferably emits the gender energy. It however, in practice, a cable of high frequency energy is emitted from one or both of the neighboring dipoles, so that normally the total emitted gender energy starts from three Ilalbv / ellendipoles. The emissions of this three dipoles amplify each other in the correct pairs and the antenna generates a broad beam pointing in the direction of the showing the high frequency end of the antenna.
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 StrahlenSo when using a logarithmically periodic Antenna radiation pattern does not change with frequency, is the longitudinal axis of the antenna, nithin the transmission line inclined to the horizontal by a certain V / inc el, as is indicated in FIG. The longitudinal axis of the antenna is therefore oriented towards the ground. In general, care is taken that the "reflected from the ground." Rays 30 and the rays emitted directly by the antenna
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Errindu'.i^'G^joniL'.cG '..'ird .liooc .'.'.11'"Oc f.r//'irc% gelöst, dass "".ir.A\.e— Gtons eine Antcr.ner'.^on'iinr.ti. c-r. vor-jcco-ion ict, dass die Antennenl:oni"binc.tion α-ic einer lo'jnrithnisch poriodisclien Antenne und eirier Vüchercntonre hoctoh!;, 'innc d? ο 'Ji;rr.v-liv/-rsele~ente her 7acherantenne so "it dor ^bertrar:ur.^3lcit·;:.^ der lor;arit::nisch periodischen Anteile verbunden cin-eordr.ot sind, dass die beiden Antennentypen die gleiche iVostra^lur.^sric-itun;; habent dass die beiden Antennentyper. go dirnencioniort cind, C.r-.sz die vor. ihnen jeweils überdeckton rroqaensbereiche vornchioden sind ind sich überlappen, und dass die Abstrahlungen rjleiclier Frequenz aus den beiden Antennentypen sich gegenseitig verstärken. Errindu'.i ^ 'G ^ joniL'.cG' .. 'ird .liooc.'. '. 11'"Oc fr // 'irc % solved that"".ir.A \ .e— Gtons an Antcr .ner '. ^ on'iinr.ti. cr. vor-jcco-ion ict that the antennae: oni "binc.tion α-ic a lo'jnrithnisch poriodisclien antenna and egg Vüchercntonre hoctoh!;,' innc d? ο 'Ji; rr. v -liv / -rsele ~ ente her 7acherantenne so "it dor ^ bertrar: ur. ^ 3lcit ·;:. ^ the lor; arit :: nisch periodic proportions connected cin-eordr.ot are that the two types of antenna have the same iVostra ^ lur. ^ SRIC-itun ;; t have that the two antenna Typer. go dirnencioniort cind, Cr-.sz before. them überdeckton rroqaensbereiche vornchioden are each ind overlap, and that the emissions rjleiclier frequency from the two types of antennas amplify each other .
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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 Abstrahlcharakteristikantenna from a group of dipoles oaer slots in a conductive surface, which are arranged at a corresponding distance in front of a reflective screen. 2s it is known that a sheet metal mic a slot has the same radiation characteristics
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 Schirmj, like the one cut out to form the slot in question Piece of metal. It turns out differently only the polarization of the emitted '.' ellen. Optionally can with a fan antenna both the reflective screen
ι als auch die Strahlungselemente aus Metc.llblech oder aus einemι as well as the radiation elements from Metc.llblech or from one
— Drahtgitter bestehen, das ähnliche Abstrahleigenschaften wie- Wire grids are made that have similar radiation properties as
j ein Metallblech aufweist.j comprises a metal sheet.
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.The inventive combination of a fan antenna with a logarithmically periodic antenna allows the advantages connect the antenna types to each other. The limited bandwidth of the fan antenna is caused by the coupled logarithmic periodic antenna expanded and at the same time the undesirably long lower frequency dipoles of logarith = mixed periodic antenna replaced by the much smaller components of the fan antenna. In addition, the overall length of the logarithmic Periodic antenna shortened by replacing the low-frequency part of this antenna type with a fan antenna so that the entire antenna arrangement is arranged at a substantially flatter angle in relation to the horizontal can be. As a result, the gain in Antons is significantly increased at higher frequencies, because now the effective, im Operation effective radiation direction closer to the antenna axis is moved, in which the main beam direction of the logarithmically periodic antenna, which is responsible for the heueren frequencies is, lies.
Zur v/eiteren Verbessei'ung des Antennengewiiiiis werden vorzugsweise zwei oder mehrere erfindungsgemässe jintenncnlcombinationenIn order to further improve the antennae, preferably two or more jintenncnlcombinations according to the invention
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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.laterally side by side in such, .b was arranged that their emissions are in phase, and that the logarithmic periodic antennas are aligned so that the connecting lines of each on the same sides of the transmission line lying dipole ends at a point meet.
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.2 for an antenna arrangement with more than one logarichnisch periodic antenna, with regard to the advantageous bandwidth of the logarithmically periodic antenna, it is advantageous to to arrange the individual antennas so that the connecting lines dfer dipole ends meet at one point. So that Parallel wave fronts emitted by the individual antennas run, this inventive arrangement is preferably this practically makes it possible for the individual dipoles to be different logarithmically periodic antennas are tilted against the associated transmission line, so that the angles between the 'transmission line and the dipoles of 90 slightly deviate «There is no need to fear that this slight tilt will affect the performance of the antenna worth impaired.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf die J'ig. 4· der Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment, referring to the J'ig. 4 · closer to the drawing explained.
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 5Ü> 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-The in the I 11 Xg. The antenna arrangement according to the invention shown in FIG. 4 has a cloth antenna 50 and a logarithmically periodic antenna 2 , which are arranged in the rear. The avenging antcrnc is generally fair. Ί built up and consists of a reflective Jchirni 5 Ü > in front of which two Vcllwellendipoles 5 ^ and 56 are arranged. The logarithmically periodic antenna consists of a central transmission line 5 '"'» whose end GO the otraialunrjsolciaente of the fan
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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.antenna 50 Gpcist. The opposite linden 62 is with the Feed line cum transmitter connected. "; aer to the transmission line 5'2 a plurality of half-wave dipoles 64 are arranged, their dimensions progressing from the end G2 of the transmission line increase towards the end of GO. Two neighboring dipoles of the logarithmic periodic antenna are each in opposite directions fed from the transmission line.
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.The fan antenna shown in the drawing is only available with equipped with two Yollwelleendipoles, but it is optional possible to provide a large number of corresponding dipoles, in particular, if desired, the radiation characteristic to be trained as a very narrow club. In addition, a large number of logarithmically periodic Antennas may be provided. Danit the advantageous large bandwidth However, if these logarithmically periodic antennas are obtained, it is essential that these antennas are so aligned be, ciass the connecting lines of the jev / eils on Dipole ends lying on the same sides of the transmission line meet at one point. It does not matter whether the logarithmically periodic antennas in a vertical plane or side by side. In the latter ! ■ 'all should have the dipoles of each individual antenna in relation to their transmission line be tilted.
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