DE1059055B - Senderantenne fuer Drehfunkfeuer - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein UKW-Drehfunkfeuer, wie es im Flugwesen zu Navigationszwecken verwendet wird. Derartige Drehfunkfeuer senden ein kardioidenförmiges Richtdiagramm aus, das 30mal in der Sekunde umläuft und streng horizontal polarisiert sein muß.

Es ist eine Senderantenne für ein Drehfunkfeuer bekannt, die aus einem senkrecht stehenden, in seinem Mittelteil mit mehreren Längsschlitzen versehenen Hohlzylinder besteht, der konzentrisch auf einer horizontalen, elektrisch leitenden Grundplatte mit kreisförmiger Begrenzung angeordnet ist und in dessen Innerem in etwa halber Höhe der Schlitze ein Drehdipol in horizontaler Lage angebracht ist.

Diese Anordnung ergibt bei geeigneter Bemessung der Reflexionsfläche theoretisch ein Diagramm mit rein horizontal polarisierten Wellen. Die Bemessung der Reflexionsfläche hängt aber vom Aufstellungsort ab. Ferner kann die Polarisation infolge verschiedener Bodenverhältnisse in verschiedenen Richtungen mehr oder weniger stark gestört sein. Auch läßt sich mit einer Reflexionsfläche fester Abmessungen nur die Kompensation der horizontalen Polarisation für eine ganz bestimmte Wellenlänge erreichen.

Die Erfindung hat das Ziel, diese Polarisationsstörungen zu beseitigen, die Antenne für mehrere Wellenlängen verwendbar zu machen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß am. Umfang der Grundplatte, deren Durchmesser in an sich bekannter Weise größer als der Durchmesser des Hohlzylinders gewählt ist, radial gerichtete Stäbe verstellbarer Länge und mit einem gegenseitigen Abstand, der kleiner ist als die kürzeste Betriebswellenlänge, angeordnet sind.

Durch Verstellung der Stäbe den jeweiligen Betriebsverhältnissen entsprechend läßt sich stets eine praktisch vollkommene Unterdrückung der vertikalen Polarisation wenigstens in der Nähe der Horizontalebene, wo dieselbe am störendsten ist, erreichen.

Vorzugsweise ist der Durchmesser der Grundplatte etwa l,66mal größer als der Durchmesser des Hohlzylinders gewählt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Momentanbild einer horizontalen Strahlungscharakteristik einer Drehfunkfeuerantenne,

Fig. 2 eine vertikale Charakteristik der vertikal polarisierten Antennenstrahlung im freien Raum bei dieser Antenne,

Fig. 3 die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach Fig. 3 und

Fig. 5 die Einzeldarstellung einer einstell-Senderantenne für Drehfunkfeuer

Anmelder:

Collins Radio Company,
Cedar Rapids, Ia. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

John P. Shanklin, Cedar Rapids, Ia. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

baren Stange bei einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Die kardioidenförmige umlaufende Charakteristik ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet. Sie entsteht in bekannter Weise durch die Überlagerung einer Rund-Strahlcharakteristik 11 und einer Doppelkreischarakteristik 12. Letztere wird in bekannter Weise von einem Drehdipol erzeugt, wodurch auch die kardioidenförmige Charakteristik 10 umläuft. Die Charakteristiken 11 und 12 sind horizontal 'polarisiert, so daß sich eine ebenfalls horizontal polarisierte Charakteristik 10 ergibt.

Ein Flugzeug, das innerhalb der Reichweite des Drehfunkfeuers fliegt, empfängt Signale von der Antenne selbst. Die Richtung des Flugzeuges relativ zur Senderantenne wird in bekannter Weise durch Vergleich eines richtungsunabhängigen frequenzmodulierten Signals, das ebenfalls in der Rundstrahlcharakteristik 11 enthalten ist, mit einem von der kardioidenförmigen Strahlungscharakteristik ausgesandten amplitudenmodulierten Signal bestimmt.

Die Unterdrückung der vertikal polarisierten Komponente ist besonders wesentlich in der Nähe der Horizöntalebene 96 in Fig. 2, weil sich die entfernten Flugzeuge in diesem Winkelraum befinden und unmittelbar über den Drehfunkfeuer auftretende vertikale Polarisationsfehler deswegen weniger stören, weil in diesem Bereich meist schon andere Navigationshilfen an die Stelle des Drehfunkfeuers treten.

Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches ein Basisgehäuse 20 aufweist, das auf dem Erdboden 21 ruht. Das Gehäuse kann jedoch ebensogut auf einem Fahrzeug angeordnet sein. Es enthält im wesentlichen die Einrichtung zur Energieübertragung (nicht dargestellt). Zum Zwecke der

909 530/280

Claims (1)

1. 3 .4

   Zugänglichkeit ist eine Tür 22 angeordnet. Über -■ im Bereich der Mittelebene 96 dadurch unterdrückt

   diesem Gehäuse 20 ist eine kreisförmige Reflexions- werden, daß die Längen A und B der ungeschlitzten

   fläche 23 befestigt. Teile des Zylinders 31 gleich groß gemacht werden.

   Senkrecht über dem Mittelpunkt der Vertikalebene Die Ströme- in den beiden Teilen erzeugen dann eine 23 ist eine geschlitzte zylindrische Antenne 31 mit 5 gegenphasige Strahlung, die sich in der Mittelebene

   Hilfe eines äußeren tragenden Teiles 32 aus isolieren- gerade aufhebt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Beider-

   dem Material angeordnet, während im Innern ein aus seits der Mittelebene ist nur eine verhältnismäßig

   Metall gefertigter tragender Teil 33 mit seiner Unter- geringe vertikal polarisierte Energie in einem großen

   seite koaxial an der Horizontalebene 23 befestigt ist Winkelbereich vorhanden.

   und mit seiner Oberseite koaxial an einem ringförmi- io Normalerweise kann die Antennenanlage nicht im gen Deckelglied befestigt ist, das quer zum unteren freien Raum angeordnet, sondern muß in der Nähe Teil der Antenne 31 verläuft und fest mit ihr ver- der Erdoberfläche aufgestellt werden. Durch die bunden ist. Mit dem oberen Ende der geschlitzten Reflexion des anderen Strahlungssektors an der Erdzylindrischen Antenne 31 ist ein gewölbter metallener oberfläche wird die Strahlungscharakteristik der Deckel 34 leitend verbunden. 15 Antenne verändert. Insbesondere treten die vertikal

   Die geschlitzte Antenne 31 weist mehrere Schlitze polarisierten Komponenten auch in der Nähe der 36 auf, deren Anzahl beliebig, jedoch größer als vier Horizontalebene auf. Um dies zu vermeiden, ist in ist. Das dargestellte Ausführungsbeispiel weist zwölf an sich bekannter Weise eine Reflexionsfiäche 23 über Schlitze 36 auf. Jeder Schlitz ist rechteckig ausge- dem Erdboden 21 angeordnet. Die durch den Dipol bildet. Seine längere Seite, die annähernd eine halbe ao induzierten Vertikal ströme weisen nun aber nicht die Wellenlänge der ausgestrahlten Frequenz betragen gleiche Entfernung von dieser Reflexionsfläche 23 auf. kann, verläuft axial zum Zylinder. Die Länge samt- Die Entfernung der Ströme vom Rand der Fläche 23 licher Schlitze ist gleich, ihre oberen und unteren ist in Fig. 3 mit 97 bzw. 98 bezeichnet. Wegen des Grenzen liegen in horizontalen Ebenen. Die durch Längenunterschiedes der Strecken 97 und 98 ist es die Linie 96 in Fig. 3 dargestellte elektrische Mittel- 25 erforderlich, die Abmessung A derart größer zu ebene verläuft durch die halben Höhen der Schlitze wählen als die Abmessung B, daß die von den beiden und ist im Abstand H über der Horizontal ebene 23 induzierten Strömen ausgehenden Strahlungen an der anzunehmen. Der ungeschlitzte Teil 37 des Zylinders Kante der Horizontalebene etwa gleich sind. Auf 31 über den Schlitzen 36 weist eine mit A bezeichnete diese Weise wird eine gleichmäßigere Wirkung der Höhe auf, während der ungeschlitzte Teil 38 des 30 von dieser Kante ausgehenden Strahlung erzeugt. Zylinders 31 unterhalb der Schlitze eine mit B be- Zur Berücksichtigung der je nach Aufstellungsort zeichnete Höhe aufweist. Die Höhend und B sind verschiedenen Bodenverhältnisse und um die Antenfür die Einrichtung nach der Erfindung in an sich nenanordnung für mehrere Wellenlängen verwendbar bekannter Weise so gewählt, daß die vertikal pola- zu machen, sind erfindungsgemäß am Umfang der risierte Komponente der Strahlung möglichst unter- 35 Fläche Stangen 24 angebracht, welche in Radialdrückt wird. richtung verstellbar und beispielsweise mit Hilfe von

   Die gleichförmig erregten Stege zwischen den Führungsösen 26 befestigt sind, von denen eine in

   Schlitzen 36 dienen in bekannter Weise zur Erzeu- Fig. 5 in Einzeldarstellung gezeigt ist. Jede Führungs-

   gung einer Rundstrahlcharakteristik, während sich öse ist in der Nähe der Kante der Reflexionsfläche

   innerhalb des Gehäuses 31 in Höhe der Ebene 96 ein 40 befestigt und nimmt jeweils ein Ende der Stangen 24

   Dipol dreht. Der eine Lappen 81 (Fig. 1) der Dipol- auf, welche mit Hilfe einer Schraube 27 in einer

   charakteristik ist in Phase mit der Rundstrahlcharak- bestimmten Lage festgestellt werden können. Der

   teristik 11, während der andere Lappen 82 um 180° Abstand zwischen benachbarten Stangen 24 ist kleiner

   dazu phasenverschoben ist. Die momentan vornan- als ein Viertel der Wellenlänge der ausgestrahlten

   denen Polaritäten sind in Fig. 1 mit Plus und Minus 45 Frequenz.

   bezeichnet. Hierdurch ergibt sich die bekannte kardio- Die einzelnen Abmessungen werden empirisch

   idenförmige Charakteristik 10, die mit der Dreh- ermittelt,

   geschwindigkeit des Dipols umläuft. Bei einem ausgeführten Beispiel wurde ein Anten-

   Infolge der gegenseitigen Kopplung zwischen den nenzylinder mit zwölf Schlitzen verwendet, deren leitenden Flächen des geschlitzten Antennenzylinders 50 Länge 39,3 °/o der Wellenlänge betrug und deren und der Dipolantenne werden Ströme in dem Zylinder Längsmitte im Abstand von fünf Achteln ihrer Welleninduziert, die in geschlossenen Bahnen umlaufen. länge über der Reflexionsfiäche 23 angeordnet war. Hierbei treten am oberen Ende der Antenne ein auf- Der Radius der Reflexionsfläche einschließlich der wärts gerichteter Strom 91 und ein abwärts gerich- Stange 24 betrug 78,5^fl/o der Wellenlänge. Der Durch-"teter Strom 93 auf, während am unteren Ende der 55 messer des Zylinders 31 war 44¹Vo der Wellenlänge, Antenne entsprechende Ströme 92 und 94 vorhanden während die Abmessung A 21,6% und die Abmessind. Diese Ströme rotieren mit dem Dipol. Sie sung B 18,4% der Wellenlänge betrug. Aus Messunerzeugen eine vertikal polarisierte Strahlung, die von gen ergab sich, daß die vertikal polarisierten Komder Antenne in einer horizontalliegenden achtförmigen ponenten in der Horizontalebene und in einem beCharakteristik 13 (Fig. 1) ausgestrahlt wird. Diese 60 trächtlichen Winkelbereich oberhalb derselben prak-Charakteristik ist in der Horizontalen um 90° gegen- tisch völlig unterdrückt waren, über der Hauptcharakteristik 12, wenn sie horizontal

   polarisiert ist, versetzt. Die miteinander rotierenden Patentansprüche:

   Charakteristiken 13 und 12 sind also um 90° gegen- 1. Senderantenne für ein Drehfunkfeuer, be-

   einander phasenverschoben. 65 stehend aus einem senkrecht stehenden, in seinem

   Infolge der Phasenverschiebung treten an Bord Mittelteil mit mehreren Längsschlitzen versehenen

   eines Flugzeuges Mißweisungen auf, wenn die vertikal Hohlzylinder, der konzentrisch auf einer horizon-

   polarisierte Strahlung nicht unterdrückt wird. talen, elektrisch leitenden Grundplatte mit kreis-

   Wenn sich die Antenne im freien Raum befinden förmiger Begrenzung angeordnet ist und in dessen

   würde, so könnte die vertikal polarisierte Strahlung 70 Innerem in etwa halber Höhe der Schlitze ein