DE1290991B

DE1290991B - Antennenanordnung fuer kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE1290991B
Application number: DES61171A
Authority: DE
Inventors: Stoehr; Dipl-Ing Walter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-12-10
Filing date: 1958-12-30
Publication date: 1969-03-20
Also published as: DE1297167B; FR1242647A; DE1109748B; US3364491A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennen- Z_£ = 60 Ω. Der Abstand d zwischen der unteren Dianordnung für kurze und sehr kurze elektromagne- polhälftel und der gegenüberstehenden Fläche des tische Wellen mit einem ellipsoidförmigen Dipol- Gegengewichts 2 ist derart gewählt, daß die beim strahler von nennenswerter Dicke im Vergleich zur Radius r₀ beginnende Radialleitung 5 — gebildet Strahlerlänge, bei dem die einzelne Dipolhälfte bei 5 durch die benachbarten Flächen der Dipolhälfte 1 der niedrigsten Betriebsfrequenz eine Länge von etwa und des Gegengewichts 2 — einen Wellenwiderstand einer Viertelwellenlänge hat und bei der die Dipol- vom Wert Z_R hat, der wenigstens nahezu im Wert hälfte die Form eines in der Strahlerachse sich er- gleich dem Wellenwiderstand Z_L der Hochfrequenzstreckenden Ellipsoids mit einem Achsenverhältnis leitung 3, 4 ist. Weiterhin ist die Fläche der Dipol- alb zwischen 0,6 und 1,7, vorzugsweise a/b etwa 1,5, io hälfte 2 im Bereich dieser Radialleitung derart gehat (wobei α die Ellipsoidachse quer zur Dipolachse formt, daß die Radialleitung wenigstens nahezu einen und b die mit der Dipolachse zusammenfallende konstanten Wellenwiderstand vom WertZ^ bis zur Ellipsoidachse bedeutet) und bei der bei einem sym- Ablösungsstelle der Wellen — bei Betrieb der Anmetrischen Dipol der Abstand der benachbarten En- tennenanordnung als Sendeantenne — hat. Die Abden der Dipolhälften, bei einem unsymmetrischen 15 lösung geschieht bekanntlich dort, wo die Länge der Dipol der Abstand zwischen einer leitenden Gegen- elektrischen Feldlinien zwischen den benachbarten gewichtsfiäche und der benachbarten Dipolhälfte der- Flächen der Dipolhälfte 1 und des Gegengewichts 2 art gewählt ist, daß bereits bei der niedrigsten Be- für die längste Betriebswellenlänge einen Wert von triebsfrequenz die zwischen den zueinander am nach- etwa einer halben Wellenlänge hat. In der F i g. 1 ist sten liegenden Stellen auftretende Impedanz etwa 20 dies durch die gestrichelte, mit d! bezeichnete FeIdzwischen 50 und 60 Ω liegt, und bei der weiterhin bei linie angedeutet.

einem symmetrischen Dipol die einander benachbar- Die Wirkungsweise der in der F i g. 1 dargestellten ten Enden der Dipolhälften bzw. bei einem unsymme- Anordnung ist im wesentlichen gleichartig zu der im irischen Dipol die leitende Gegengewichtsfläche und Hauptpatent angegebenen Antennenanordnung. Durch die ihr benachbarte Dipolhälfte eine Radialleitung 25 die besondere Ausgestaltung der Radialleitung 5 wird bilden, nach Patent 1109 748. erreicht, daß innerhalb des Betriebsbereiches der An-Im Hauptpatent ist eine Antennenanordnung an- tenne die Radialleitung ihre Transformationseigengegeben, die sich durch praktisch nahezu gleichblei- schäften praktisch nicht ändert. Dadurch wird vor bende Strahlungseigenschaften in einem weiten Fre- allem die Anpassung wesentlich erleichtert. Außerquenzgebiet oberhalb einer bestimmten Grenzfre- 30 dem ist es auf diese Weise möglich, mit geringstem quenz auszeichnet. Der Erfindung liegt die Aufgabe Aufwand von der Hochfrequenzleitung 3, 4 aus unzugrunde, vor allem die Anpassungsbedingungen bei mittelbar in die Anschlußstelle des unsymmetrischen einer derartigen Antenne sowohl in bautechnischer Dipols überzugehen. Hierbei empfiehlt es sich, den als auch in elektrischer Hinsicht weiter zu verbessern. Abstand d beim Radius r₀ (r₀ = innerer Halbmesser Diese Aufgabe wird, ausgehend von der im Haupt- 35 des Außenleiters 4) etwa gleich r₀ zu wählen. Dabei patent angegebenen Antennenanordnung, gemäß der ist vorausgesetzt, daß in beiden Bereichen ein Di-Erfindung in der Weise gelöst, daß die zueinander elektrikum gleicher Dielektrizitätskonstante gegeben benachbarten Flächen der Dipolhälften bzw. die zu- ist, vor allem Luft.

einander benachbarten Flächen der einen Dipolhälfte In der F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel und der Gegengewichtsfläche derart geformt sind, 40 des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Hierbei handaß der in Umfangsrichtung für einen beliebigen delt es sich um einen symmetrischen Dipol, bestehend Radius gemittelte Wert des Wellenwiderstandes der aus den Strahlerhälften 6, 7. Die beiden Dipolhälften sich in Radialrichtung von der Anschlußstelle bis 6, 7 werden in an sich bekannter Weise über eine zum Ablösungsbereich der Welle erstreckenden Ra- Koaxialleitung 3, 4 gespeist, und zwar unter Zwidialleitung gleich dem Wellenwiderstand an der An- 45 schenschaltung einer Symmetriervorrichtung. Die schlußstelle ist. Symmetriervorrichtung ist ähnlich der im Haupt-Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Radialleitung in patent angegebenen bekannten Vorrichtung ausgebil-Umfangsrichtung für einen beliebigen Radius kon- det und besteht aus zwei etwa in der Symmetrieebene stanten Wellenwiderstand hat. der Dipolhälften verlaufenden Längsschlitzen 8, 9, Es ist ferner daran gedacht, daß bei einem symme- So deren elektrische Länge bei einer mittleren Betriebstrischen Dipol der Einfluß auf den Wellenwiderstand wellenlänge etwa eine halbe Wellenlänge beträgt. An der in der Symmetrieebene des Dipols zur Anschluß- die eine der so gebildeten Außenleiterhälften ist, etwa stelle geführten Hochfrequenzleitung bzw. der dort in der zwischen den Schlitzenden gelegenen Mitte, gegebenenfalls vorgesehenen Symmetriervorrichtung der Innenleiter 3 von innen her angeschlossen. In der in der Formgebung der einander benachbarten Half- 55 gleichen Querschnittsebene der Symmetriervorrichten der Dipole berücksichtigt ist. tang sind an die beiden Außenleiterhälften außen die Nachstehend wird die Erfindung an Hand von beiden Dipolhälften 6, 7 aufgesetzt und angeschaltet. Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung näher Bei einer derartigen Anordnung ist der Abstand zwidargestellt sind, erläutert. sehen den zueinander am nächsten liegenden Stellen Die F i g. 1 zeigt als Teilschnitt einen unsymmetri- 60 der Dipolhälften 6, 7 in gewissem Maße durch den sehen Dipol 1, der über einer praktisch ebenen, lei- Mindestdurchmesser des Außenleiters 4 vorgegeben, tenden Fläche 2, die als Gegengewicht dient, entspre- und der in der Symmetrieebene der Dipolhälften 6, 7 chend der Lehre nach dem Hauptpatent angeordnet verlaufende Außenleiter geht in gewissem Maße in ist. Die Dipolhälfte 1 und das Gegengewicht 2 sind die Wellenwiderstandsverteilung der durch die bean ihren zueinander am nächsten liegenden Stellen 6s nachbarten Flächen der Dipolhälften 6, 7 gebildeten mit einer als Koaxialleitung 3, 4 ausgebildeten Radialleitung ein. Der Wellenwiderstand wird hierbei Hochfrequenzleitung verbunden. Diese Koaxial- zweckmäßig innerhalb eines differentiell kleinen leitung habe beispielsweise einen Wellenwiderstand Raumelementes dR betrachtet, das sich etwa

schlauchförmig in Richtung der elektrischen Feldstärke zwischen den benachbarten Flächen der Dipolhälften 6, 7 erstreckt. In der F i g. 2 ist ein solches Raumelement dR eingezeichnet.

Für die Einhaltung der Lehre nach der Erfindung bei einer derart ausgebildeten Antennenanordnung bestehen nun zwei vorteilhafte Möglichkeiten. Entweder wird erstens die Form der einander benachbarten Flächen der Dipolhälften 6, 7 so gewählt, daß in jedem Raumelement innerhalb der Radialleitung, d. h. an jeder Stelle der Radialleitung, der Wellenwiderstand dem an der Anschlußstelle wenigstens nahezu entspricht, oder daß zweitens der für einen beliebigen Radius der Radialleitung (von der Anschlußstelle aus gerechnet) gemittelte Wert des Wellenwiderstandes wenigstens nahezu gleich dem Wellenwiderstand an der Anschlußstelle ist. Im ersten Fall ist es erforderlich, den Krümmungsradius der Dipolhälften in den Bereichen, die der Hochfrequenzleitung 3, 4 benachbart sind, abweichend von dem Krümmungsradius in den Bereichen zu wählen, die von der Hochfrequenzleitung 3, 4 weiter abliegen. Das ergibt einen Querschnitt der Dipolhälften 6, 7 — betrachtet in Ebenen senkrecht zur strichpunktiert eingezeichneten Dipolachse 10 —, der nicht mehr rotationssymmetrisch ist.

Im zweiten Fall ist es möglich, den vorgenannten Querschnitt der Strahler rotationssymmetrisch zu wählen, nur sind dann in einzelnen Sektoren dieses Querschnitts die zugehörigen Wellenwiderstandswerte untereinander verschieden. Der gemäß vorstehendem gemittelte Wert entspricht jedoch wenigstens nahezu dem Wellenwiderstand an der Anschlußstelle.

Außerdem ist es durch Formgebung der Hochfrequenzleitung bzw. des gegebenenfalls vorgesehenen Abschirmmantels möglich, in einfacher Weise die Wellenwiderstandsbedingung zu erfüllen.

Die Ausführungen an Hand der F i g. 2, bei der die Speisung über eine Koaxialleitung mit Symmetriervorrichtung erfolgt, gelten sinngemäß auch bei Speisung eines symmetrischen Dipols über eine symmetrische Hochfrequenzleitung, die gegebenenfalls auch einen Abschirmmantel aufweisen kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Antennenanordnung für kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen mit einem ellipsoidförmigen Dipolstrahler von nennenswerter

45 Dicke im Vergleich zur Strahlerlänge, bei dem die einzelne Dipolhälfte bei der niedrigsten Betriebsfrequenz eine Länge von etwa einer Viertelwellenlänge hat und bei der die Dipolhälfte die Form eines in der Strahlerachse sich erstreckenden Ellipsoids mit einem Achsenverhältnis alb zwischen 0,6 und 1,7, vorzugsweise alb etwa 1,5, hat (wobei α die Ellipsoidachse quer zur Dipolachse und b die mit der Dipolachse zusammenfallende Ellipsoidachse bedeutet) und bei der bei einem symmetrischen Dipol der Abstand der benachbarten Enden der Dipolhälften, bei einem unsymmetrischen Dipol der Abstand zwischen einer leitenden Gegengewichtsfläche und der benachbarten Dipolhälfte derart gewählt ist, daß bereits bei der niedrigsten Betriebsfrequenz die zwischen den zueinander am nächsten liegenden Stellen auftretende Impedanz etwa zwischen 50 und 60 Ω liegt, und bei der weiterhin bei einem symmetrischen Dipol die einander benachbarten Enden der Dipolhälften bzw. bei einem unsymmetrischen Dipol die leitende Gegengewichtsfläche und die ihr benachbarte Dipolhälfte eine Radialleitung bilden, nach Patent 1109 748, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander benachbarten Flächen der Dipolhälften (6, 7) bzw. die zueinander benachbarten Flächen der einen Dipolhälfte (1) und der Gegengewichtsfläche (2) derart geformt sind, daß der in Umfangsrichtung für einen beliebigen Radius gemittelte Wert des Wellenwiderstandes der sich in Radialrichtung von der Anschlußstelle bis zum Ablösungsbereich (if) der Welle erstreckenden Radialleitung (5) gleich dem Wellenwiderstand an der Anschlußstelle ist.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialleitung (5) in Umfangsrichtung für einen beliebigen Radius konstanten Wellenwiderstand hat.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem symmetrischen Dipol der Einfluß auf den Wellenwiderstand der in der Symmetrieebene des Dipols zur Anschlußstelle geführten Hochfrequenzleitung (3,4) bzw. der dort gegebenenfalls vorgesehenen Symmetriervorrichtung in der Formgebung der einander benachbarten Hälften der Dipole (6, 7) berücksichtigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen