DE1298161B

DE1298161B - Yagi-Antenne fuer nur einen Frequenzbereich

Info

Publication number: DE1298161B
Application number: DE1964S0090743
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Constantin; Cristea
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-04-24
Filing date: 1964-04-24
Publication date: 1969-06-26

Description

Es ist bekannt, Mehrelementantennen aus einem zwischen Direktoren und Reflektoren angeordneten Dipol aufzubauen. Die Richtcharakteristik einer derartigen Antennenanordnung verläuft oberhalb und unterhalb der eigentlichen Betriebsfrequenz nicht gleichmäßig. Dies hat seine Ursache darin, daß bei Frequenzen unterhalb der Betriebsfrequenz die Direktoren nach wie vor als solche wirksam sind und lediglich ihr bestimmender Einfluß langsam zurückgeht. Dagegen werden die Direktoren bei Frequenzen oberhalb der Betriebsfrequenz sehr schnell induktiv und ändern damit ihre Eigenschaften derart, daß sie praktisch als Reflektoren wirken. Der Gewinn fällt somit bei einer Yagi-Antenne oberhalb der Betriebsfrequenz steil ab, während unterhalb der Betriebsfrequenz die entsprechende Kurve sehr flach verläuft.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Verlauf des Gewinns und damit die Frequenzabhängigkeit des Strahlungsdiagramms selektiver zu gestalten, insbesondere einen steileren Abfall des Gewinns für größere Wellenlängen zu erzielen, so daß der Gewinnverlauf zu beiden Seiten der Betriebsfrequenz gleich wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist eine Yagi-Antenne für nur einen Fernsehbereich, mit zwischen Reflektoren und einer durch Direktoren gebildeten wellenführenden Struktur angeordnetem gespeisten Dipol, in dessen Nähe direktorenseitig und symmetrisch zu beiden Seiten der wellenführenden Struktur der Direktoren zwei strahlungsgekoppelte stabförmig ausgebildete Elemente angeordnet sind, erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß die elektrische Länge dieser strahlungsgekoppelten Elemente so groß gewählt ist, daß diese als Reflektoren arbeiten und daß ihr gegenseitiger Abstand derart gewählt ist, daß die Wellenführung in der wellenführenden Struktur bei der Betriebsfrequenz und höheren Frequenzen nicht wesentlich beeinflußt, zu tieferen Frequenzen hin jedoch mehr und mehr gesperrt wird.
Es sind zwar aus der französischen Patentschrift 1307 523 und aus der Zeitschrift »Funktechnik«, Nr. 12/1961, S. 418, Antennenanordnungen bekannt, bei denen direktorenseitig zwei symmetrisch ober-und unterhalb des Antennenträgers angeordnete Kompensationselemente vorgesehen sind, deren Länge vorzugsweise kleiner als die des gespeisten Dipols sein soll. Diese Kompensationselemente dienen im wesentlichen dazu, die frequenzabhängigen Schwankungen des Fußpunktwiderstandes ganz oder teilweise auszuschalten, so daß die Antenne in einem wesentlich größeren Frequenzbereich betrieben werden kann.
Ferner ist aus der französischen Patentschrift 1351873 eine Mehrbereichsantenne bekannt, bei der zwei Antennen für zwei verschiedene Frequenzbereiche ineinandergeschachtelt sind. Die Direktoren für die niedrigere Frequenz sind dabei ober- und unterhalb der Direktoren für die höhere Frequenz angeordnet und weisen, da sie als Direktoren wirken sollen, eine elektrische Länge auf, die kleiner oder höchstens gleich A/2 ist.
Demgegenüber ist die elektrische Länge der strahlungsgekoppelten Elemente gemäß der Erfindung größer als A/2 gewählt, so daß sich diese Elemente ebenso wie die eigentlichen Reflektoren induktiv halten. Durch diese zusätzlichen direktorenseitig angeordneten Reflektoren wird auch für Frequenzen unterhalb der Betriebsfrequenz ein steiler Abfall des Gewinns erzielt, so daß unerwünschte Signale größerer Wellenlänge stark unterdrückt werden.
Damit die wellenführende Eigenschaft der Antennenanordnung erhalten bleibt, müssen die strahlungsgekoppelten Elemente im Bereich der Direktoren eine für die Betriebsfrequenz ausreichende Öffnung besitzen. Diese Öffnung sperrt mit fallender Frequenz immer mehr, so daß niedrigere Frequenzen immer stärker ausgeblendet werden. Außerdem wird die öffnung zweckmäßig um so kleiner gewählt, je kleiner die Bandbreite der Antennenanordnung sein soll.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erfindungsgemäße Yagi-Antenne in Seitenansicht, F i g. 2 die gleiche Antenne in Draufsicht, F i g. 3 den Verlauf des Gewinns in Abhängigkeit von der Frequenz.
In F i g. 1 sind auf einem Längsträger 1 eine größere Anzahl von Direktoren 2 angebracht, denen ein Faltdipol 3 zugeordnet ist. In geeigneter Entfernung vom Faltdipol sind Reflektorstäbe 4, 5 und 6 angeordnet. Direktorenseitig sind oberhalb und unterhalb der durch die Direktoren 2 gebildeten wellenführenden Struktur zwei strahlungsgekoppelte Elemente 7 und 8 angebracht, die symmetrisch zu der Struktur liegen. Die Länge dieser Elemente 7 und 8 ist so gewählt, daß sie als Reflektoren wirken.
Es ist zweckmäßig, den Abstand der durch die strahlungsgekoppelten Elemente 7, 8 bestimmten Ebene vom gespeisten Dipol 3 so zu wählen, daß er etwa dem Abstand der Ebene der eigentlichen Reflektoren 4, 5, 6 vom Dipol 3 entspricht. Die Länge der direktorenseitig angeordneten strahlungsgekoppelten Elemente 7, 8 wird dagegen größer gewählt als die Länge der eigentlichen Reflektoren 4, 5, 6. In Strahlungsrichtung gesehen bewirken die strahlungsgekoppelten Elemente 7, 8 eine Abschirmung, die besonders für größere Wellenlängen, d. h. unterhalb des eigentlichen Betriebsfrequenzbereichs, in zunehmendem Maße wirksam wird. Bei kleineren Wellenlängen ist der Einfluß dieser Elemente 7 und 8 gering, weil die zwischen ihnen liegende Öffnung, bezogen auf die Wellenlänge, entsprechend groß ist. Die Länge der strahlungsgekoppelten Elemente 7, 8 kann bis zu 20/a größer sein als die der eigentlichen Reflektoren 4, 5, 6. In allen Fällen ist die elektrische Länge dieser Elemente somit größer als A.""/2, wenn A,"ax die größte von dieser Anordnung zu übertragende Wellenlänge ist.
In F i g. 3 ist der Gewinn in Abhängigkeit von der Frequenz für eine Yagi-Antenne mit dem in den F i g. 1 und 2 beschriebenen Aufbau dargestellt. Die ausgezogene Kurve 10 zeigt den Verlauf des Gewinns ohne die strahlungsgekoppelten Elemente 7, 8, wobei sich für Frequenzen flf">1 ein steiler Abfall ergibt, während f/f"<1 einen flachen Kurvenverlauf ergibt. Die gestrichelte Kurve 11, welche den Gewinn in Abhängigkeit von der Frequenz für den Fall zeigt, daß die strahlungsgekoppelten Elemente 7, 8 angebracht werden, verläuft für flf">1 praktisch genauso wie die Kurve 10; diese Elemente 7, 8 machen sich somit hier kaum bemerkbar. Für flf"<1 tritt ein steiler Abfall des Gewinns auf, d. h., die Ausblendung von unerwünschten Signalen mit größeren Wellenlängen wird bei dieser mit zusätzlichen strahlungsgekoppelten Elementen versehenen Yagi-Antenne stärker. Die Kurve 11 verläuft fast symmetrisch zu der Mittenfrequenz f".

Claims

Patentansprüche: 1. Yagi-Antenne für nur einen Fernsehbereich, mit zwischen Reflektoren und einer durch Direktoren gebildeten wellenführenden Struktur angeordnetem gespeistem Dipol, in dessen Nähe direktorenseitig und symmetrisch zu beiden Seiten der wellenführenden Struktur der Direktoren zwei strahlungsgekoppelte stabförmig ausgebildete Elemente angeordnet sind, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die elektrische Länge dieser strahlungsgekoppelten Elemente (7, 8) so groß gewählt ist, daß diese als Reflektoren arbeiten und daß ihr gegenseitiger Abstand derart gewählt ist, daß die Wellenführung in der wellenführenden Struktur bei der Betriebsfrequenz und höheren Frequenz nicht wesentlich beeinflußt, zu tieferen Frequenzen hin jedoch mehr und mehr gesperrt wird.
2. Yagi-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der durch die strahlungsgekoppelten Elemente bestimmten Ebene (7, 8) vom gespeisten Dipol (3) etwa dem Abstand der Ebene der eigentlichen Reflektoren (4, 5, 6) vom Dipol entspricht.
3. Yagi-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der strahlungsgekoppelten Elemente größer gewählt ist als Amax12> wobei 2.ax die größte zu übertragende Wellenlänge ist.
4. Yagi-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der strahlungsgekoppelten Elemente (7, 8) größer gewählt ist als die Länge der eigentlichen Reflektoren (4, 5, 6).