DE1925083A1

DE1925083A1 - Antenna arrangement protected against lightning strikes

Info

Publication number: DE1925083A1
Application number: DE19691925083
Authority: DE
Inventors: Flachenecker Dr Gerhard; Meinke Dr Hans Heinrich
Original assignee: FLACHENECKER DR GERHARD
Current assignee: FLACHENECKER DR GERHARD
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1970-11-19

Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung Gegen Blitzeinschlag geschützte Antennenanordnung In der Hochfrequenz-Nachrichtentechnik werden sowohl senderals auch emprangsseitig immer mehr Antennenanordnungen verwendet, bei denen das Antennenelement mit Schaltungen verbunden ist oder mit solchen Schaltungen unmittelbar integriert ist, die gegen Überströme und Überspannungen sehr empfindliche Schaltelemente enthalten. Solche Antennenanordnungen sind daher durch Blitzschlag sehr gefährdet. Sollen beispielsweise mit Transistoren oder anderen aktiven Schaltungselementen unmittelbar integrierte Antennen im Flugsicherungsdienst angewendet werden, so ist infolge der Blitzefahr keine ausreichende Betriebssicherheit gewährleistet, da bekanntlich Transistoren bereits bei sehr kleinen impulsartig zugeführten Energiemengen zerstört werden können. Die bisher üblichen Blitzschutzeinrichtungen wie Glimm- und Funkenstrecken oder Ableitwiderstände sind für diese Zwecke nicht geeignet.Description of the patent application Protected against lightning strikes Antenna arrangement In high-frequency communications engineering, both sender and more and more antenna arrangements in which the antenna element is used also on the receiving side is connected to circuits or directly integrated with such circuits which contain switching elements that are very sensitive to overcurrents and overvoltages. Such antenna arrangements are therefore very endangered by lightning strikes. Shall, for example directly integrated with transistors or other active circuit elements Antennas are used in the air traffic control service as a result of the risk of lightning no adequate operational reliability guaranteed, as it is well known that there are transistors can be destroyed even with very small amounts of energy supplied in a pulsed manner. The previously common lightning protection devices such as glow and spark gaps or Leak resistors are not suitable for this purpose.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Antennenanordnung dieser Art zu schaffen, die sowohl gegen unmittelbaren als auch gegen benachbarten Blitzeinschlag geschützt ist.It is therefore an object of the invention to provide an antenna arrangement for this Kind of creating that against both immediate and neighboring lightning strike is protected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Antennenelement ein doppelt oder mehrfach gefalteter Dipol oder Monopol bestehend aus zwei oder mehreren symmetrisch zu einem mittleren Speiseleiter gefalteten Leitern verwendet wind und in den zur angasenlossenen Schaltung führenden Speis @it@ dieses Antennenelementes ein hochspannungsfester Kondensator sehr kleiner Kapazität geschaltet wird. Der Kapazitätswert dieses hochspannungsfesten Kondensators richtet sich nach dem zu übertragenden Betriebsfrequenzbereich der Antennenanordnung.This object is achieved according to the invention in that as an antenna element a doubly or multiply folded dipole or monopole consisting of two or several ladders folded symmetrically to form a central feed ladder wind and in the feeder @ it @ leading to the gasless circuit this Antenna element connected to a high-voltage-resistant capacitor of very small capacitance will. The capacitance value of this high-voltage-resistant capacitor depends on the operating frequency range of the antenna arrangement to be transmitted.

Nachdem die erfindungsgemäße Antennenanordnung vor allem für den UHF- und VHF-Frequenzbereich vorgesehen ist, wird diese Kapazität vorzugsweise derart bemessen, daß sie zusammen mit dem durch die gefalteten Leiter des doppelt gefalteten Antennenelements gegen Erde gebildeten Induktivität einen entsprechend dem Betriebsfrequenzbereich der Antennenanordnung bemessenen ochpass darstellt, also einen Hochpass mit einer Grenzfrequenz etwa in der Nähe der unteren Betriebsfrequenzgrenze.After the antenna arrangement according to the invention is primarily intended for the UHF and VHF frequency range, this capacity is preferably dimensioned in such a way that it, together with the inductance formed by the folded conductors of the double folded antenna element to earth represents an ochpass dimensioned according to the operating frequency range of the antenna arrangement, i.e. a highpass with a cutoff frequency approximately in the vicinity of the lower operating frequency limit.

Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe sind nicht alle Typen von Antennenelementen brauchbar. Der erste erfindungsgemäße Schritt besteht daher in der Auswahl solcher Antennenelemente aus der Vielzahl von bekannten Antennenformen, die gegen die Wirkung des magnetischen Feldes von in der Nähe der Antenne einschlagenden Blitzen geschützt sind. Diese Forderung erfüllen nur doppelt oder mehrfach gefaltete Dipole oder Monopole bestehend aus zwei oder mehreren symmetrisch zu einem mittleren Speiseleiter gefalteten Leitern. Solche doppelt oder mehrfach gefaltete Dipole oder Monopole gewährleisten aber noch nicht einen Schutz gegen unmittelbaren Blitzeinschlag. Um eine solche Antenne auch dagegen zu schützen, ist die zweite erfindungsgemäße Maßnahme nötig, nämlich zwischen der gefährdeten Schaltung und dem mittleren Speiseleiter des Antennenelements einen sehr kleinen Hochspannungskondensator einzuschalten. Hierdurch wird erreicht, daß die elektromagnetische Energie eines Blitzes, die über einen großen Frequenzbereich so verteilt ist, daß sie pro Hz Bandbreite mit wachsender Frequenz kleiner wird'möglichst vollst ändig an der durch den Blitz gefährdeten Schaltung vorbei geleitet wird.Not all types of antenna elements are capable of solving the above-mentioned object useful. The first step according to the invention therefore consists in the selection of such Antenna elements from the multitude of known antenna shapes that counteract the effect protected from the magnetic field from lightning strikes near the antenna are. Only double or multiply folded dipoles or monopoles meet this requirement consisting of two or more symmetrically folded to form a central feeder Ladders. Ensure such double or multiple folded dipoles or monopoles but not yet a protection against direct lightning strikes. To such a To protect the antenna against this, the second measure according to the invention is necessary, namely between the endangered circuit and the middle feeder of the antenna element turn on a very small high voltage capacitor. This achieves that the electromagnetic energy of a lightning bolt over a wide frequency range is distributed in such a way that it becomes smaller as the frequency increases per Hz bandwidth completely bypassed the circuit endangered by lightning.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous configurations of the antenna arrangement according to the invention result from the subclaims.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Aus führungsbeispielen näher erläutert.The invention and advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings of exemplary embodiments.

Fig.1 zeigt schematisch die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Antennenanordnung bei direktem Blitzeinschlag. Der Antennenteil, in welchem der Blitz einschlägt, ist in Fig.1 als Kugel K dargestellt, kann in der Praxis selbstverständlich aber auch jede andere Form besitzen. Dieser Antennenteil K ist mit der Blitzerde über einen Leiter L hinriechend kleiner Induktivität verbunden. Die an die Antenne angeschlossene Schaltung S ist über eine hinreichend kleine Kapazität C5 an eine geeignetc Stelle der Antenne angeschlossen. Diese Kombination von Induktivität L und Kapazität Cs stellt einen Hochpaß dar, der den größten Teil der Blitzenergie an der gefährdeten Schaltung S vorbeileitet. Wenn der Schaltung S keine nennenswerte Blitzenergie zugeführt werden soll, muß der Kondensator Cs so klein sein, daß in dem durch Cs und S gebildeten Spannungsteiler für alle Frequenzen unterhalb des BetriebsPrequenzbereiches der Antenne nahezu die gesamte zwischen Antennenteil K und Er de liegende Blitzspannung an der Kapazität Cs liegt. Aus diesem Grunde muß der Kondensator Cs ein Hochspannungskondensator schr kleiner kapazität sein; a-n welchem beim Blitzeinschlag je nach Betriebsfrequenz der Antenne 10.000 V und mehr auftreten können.1 shows schematically the mode of operation of the antenna arrangement according to the invention in the event of a direct lightning strike. The part of the antenna where lightning strikes is shown in Figure 1 as a ball K, but can of course in practice also have any other shape. This antenna part K is connected to the speed camera earth a conductor L of sufficiently small inductance connected. The one connected to the antenna Circuit S is at a suitable point via a sufficiently small capacitance C5 connected to the antenna. This combination of inductance L and capacitance Cs represents a high pass that takes most of the lightning energy to the endangered Circuit S passed by. If the circuit S is not supplied with any significant flash energy is to be, the capacitor Cs must be so small that in the one formed by Cs and S. Voltage divider for all frequencies below the operating frequency range of the Antenna almost the entire lightning voltage lying between antenna part K and earth is due to the capacitance Cs. For this reason, the capacitor Cs must be a high voltage capacitor be smaller capacitance; a-n which in the event of a lightning strike depending on the operating frequency of the antenna 10,000 V and more can occur.

Die Induktivität L, die Kapazität Cs und die Schaltung S nach Fig.1 bilden zusammen eine Stromschleife. Alle zeitlich veränderlichen Felder, die durch die Fläche dieser Schleife treten, induzieren in dieser Stromschleife Spannungen. denn der Blitz neben der Antenne einschlag) fließen im Blitzkanal sehr hohe Ströme, welche in der Umgebung sehr große magnetische Felder erzeugen. Diese magnetischen Felder Röawlen durch Induktion in der Stromschleife der Antenne hohe Spannungen induzieren und auch hierdurch die Schaltung S gefährden.The inductance L, the capacitance Cs and the circuit S according to Fig.1 together form a current loop. All time-varying fields that pass through stepping on the surface of this loop induce voltages in this current loop. because the lightning strikes next to the antenna) very high currents flow in the lightning channel, which generate very large magnetic fields in the vicinity. These magnetic Felder Röawlen high voltages by induction in the current loop of the antenna induce and thereby endanger the circuit S.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher ein Antennenelement in Form eines doppelt oder mehrfach gefalteten Dipols oder Monopols verwendet, wie dies in Fig.2 für das Beispiel eines doppelt gefalteten Monopols mit Dachkapazität und in Fig. 2a für das Beispiel eines verfach gefalteten Nonopols mit Dachkapazität dargestellt ist. Die weitere Beschreibung geschieht anhand des doppelt gefalteten Monopols der Fig.2, sie gilt jedoch sinngemäß auch für mehrfachgefaltete Antennen. Das Antennenelement umfaßt zwei Stromschleifen jeweils gebilder durch die Leiter 1 und 2 bzw. 2 un 3. Die Leiter 1 und 3 bilden in Parallelschaltung die die Induktivität L der Anordnung nach Fig.1. Der Leiter 2 enthält die Kapazität " und die Schaltung S. Beide Stromschleifen sind exakt gleich. Wenn durch die beiden Stromschleifen die in Fig.2 eingezeichneten magnetischen Felder H treten, kompensieren sich die induzierten Spannungen der beiden Stromschleifen so, daß der mittlere Speiseleiter 2 ähnlich wie der spannungsfreie Querzweig einer abgeglichenen Brücke praktisch Prei von induzierten Spannungen ist.According to a further feature of the invention, there is therefore an antenna element used in the form of a doubly or multiply folded dipole or monopole, such as this in Fig.2 for the example of a double-folded monopoly with roof capacity and in Fig. 2a for the example of a folded nonopole with roof capacity is shown. The further description is based on the double-folded Monopoly of Figure 2, but it also applies mutatis mutandis to multiply folded antennas. The antenna element comprises two current loops each formed by the conductors 1 and 2 or 2 and 3. The conductors 1 and 3 in parallel form the the Inductance L of the arrangement according to Fig.1. The conductor 2 contains the capacitance "and the circuit S. Both current loops are exactly the same. If through the two current loops If the magnetic fields H shown in FIG. 2 occur, they compensate each other induced voltages of the two current loops so that the middle feeder 2, similar to the tension-free cross-branch of a balanced bridge, practically Is the price of induced voltages.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Antenne eine obere Abschlußplatte 4, wie sie in Fig.2 und Fig.2a gezeichnet ist. Diese Abschlußplatte wirkt dann besonders günstig, wenn sie die Antenne, von oben gesehen, vollständig überdeckt. Man erreicht dadurch, daß der Blitz bei direktem Blitzeinschlag in die Antenne fast immer in die obere Deckplatte einschlägt und nicht direkt in andere Teile der Antenne. Hit Hilfe der induktionsarmen Deckfläche erreicht man auch, daß sich der Blitzstrom fast genau je zur Hälfte auf die beiden Leiter 1 und 3 verteilt. Sind die Ströme in den Leitern 1 und 3 gleich groß, so umgeben sie sich mit magnetischen Feldlinien die die in Fig.3 in einer Ebene senkrecht zu den Leitorn gezeichnet sind. In Fig.3 sind die Durchstoßpunkte der Leiter 1,2 und 3 kleine Kreise mit entsprechenden Ziffern. Die Theorie dieser Feldlinien ist bekannt. Der Leiter 2 liegt in einer Nullstelle des magnetischen Feldes. Alle Teile des Leiters 2, insbesondere die Schaltung S, die unter Umständen viele kleine Stromschleifen enthalten kann, sind also hier gegen induktive Wirkungen des Blitzstromes besonders gut geschützt, wenn der Blitzstrom durch die Dachfläche gezwungen wird, sich in zwei gleiche Stromhälften durch die'Leiter 1 und 3 aufzuspalten.In a preferred embodiment of the invention, the antenna an upper end plate 4, as shown in Fig.2 and Fig.2a. This end plate works particularly well when the antenna, seen from above, is complete covered. One achieves that the lightning with a direct lightning strike in the Antenna almost always hits the upper cover plate and not directly into others Parts of the antenna. With the help of the low-induction top surface, one also achieves that the lightning current is almost exactly divided equally between the two conductors 1 and 3. If the currents in conductors 1 and 3 are the same, they are surrounded by magnetic ones Field lines that are drawn in Figure 3 in a plane perpendicular to the Leitorn. In Fig.3, the penetration points of the conductors 1, 2 and 3 are small circles with corresponding Digits. The theory of these field lines is known. The head 2 lies in one Zero point of the magnetic field. All parts of the conductor 2, especially the circuit So S, which may contain many small current loops, are here Particularly well protected against inductive effects of the lightning current when the lightning current is forced by the roof surface to split into two equal halves of the stream through the conductor 1 and 3 split.

Bei einer unsyametriscnen Antenne kann das Erdblech eine massive Platte oder ein Drahtgitter sein, aber auch aus einzelnen Stäben bestehen. Es muß in solcher Form symmetrisch gebaut sein, daß es die Teilung des Blitzstroms in zwei gleiche Hälften in den Leitern 1 und 3 nicht behindert. Es muß auch induktionsarm gebaut sein, damit keine die Ableitung des Blitzes störende Zusatzinduktivität auftritt.In the case of an unsyametric antenna, the sheet metal can be a massive plate or a wire mesh, but also consist of individual rods. It must be in such a way Form be built symmetrically that it divides the lightning current into two equal Halves in ladders 1 and 3 not obstructed. It must also be built with low induction so that no additional inductance interfering with the discharge of the lightning occurs.

Die Schaltung 3 kann eine passive Schaltung sein, die wie in Bild 4 eine Speiseleitung an diejenige Impedanz anpaßt, die die Antenne zwischen dem Punkt 5 und Erde erscheinen läßt. Die Schaltung S kann eine beliebige passive Schaltung, ein Symmetrierübertrager oder eine Symmetrierungsschaltung jeder bekannten Bauart sein, der eine symmetrische Antenne wie in Fig. 5 an ein koaxiales Speisekabel 6 anschließt. Die Schaltung S kann Varaktordioden entsprechend der Anmeldung P1766 720.8 enthalten, um die Impedanz der Antenne zu beeinflussen oder eine eins teilbare Resonanz zu erzeugen. Die Schaltung S kann bei einer aktiven Sendeantenne einen Leistungstransisor (oder ein entsprechendes anderes elektronisches Element) enthalten, wobei der passive Teil der Schaltung S die Antennenimpedanz in einen für die Leistungsabgabe des Transistors optimalen Lastwiderstand transformiert. Die Schaltung S kann bei einer aktiven Empfangsantenne einen rauscharmen Transistor als Vorverstärker enthalten, wobei der passive Teil der Schaltung S die Antennenimpedanz entsprechend der Anmeldung P 1591300.5 so transformiert, daß sie dem für kleinstes Transistorrauschen erforderlichen Wert entspricht (Rauschanpassung). Man wird im Interesse eines hinreichend kleinen L die Antenne so kurz wie möglich machen, wobei der Verkürzung dadurch eine Grenze gesetzt ist, daß mit kürzer werdender Antenne die Impedanz-Transformation in der Schaltung immer aufwendiger und verlustreicher wird und die Bandbreite der Antennenanordnung immer kleiner wird. Man wird die Schutzkapazität Cs so klein wie möglich machen, damit ihr Blindwiderstnad möglichst groß und dann die Schutzwirkung möglichst gut wird. Dieser Verkleinerung des Cs sind ebenfalls Grenzen gesetzt, weil die Verkleinerung die Impedanztransformation in der Schaltung S aufwendiger und verlustreicher macht und die Bandbreite der Anordnung vermindert. Derartige Antennen, deren Höhe klein gegen die Wellenlänge ist,und die ein sehr kleines Cs besitzen, zeigen zwischen dem Punkt 5 und Erdblech in Fig.4, bzw. zwischen den Punkten 5 und 7 in Fig.6 eine Impedanz mit kleiner Wirkkomponente und großer Xapazitiver Blindkomponente. Das mindeste, was dann die Schaltung S enthalten muß, ist eine Induktivität LS in Serie zum Cs, um den Blindwiderstand des Cs zumindest für eine Betriebsfrequenz zu kompensieren; Fig.7.The circuit 3 can be a passive circuit as in Fig 4 adapts a feed line to the impedance that the antenna has between the Point 5 and Earth can appear. the Circuit S can be any passive circuit, a balun transformer, or a balun circuit each be known type, the a symmetrical antenna as in Fig. 5 to a coaxial Feed cable 6 connects. The circuit S can varactor diodes according to the application P1766 720.8 included to affect the antenna impedance or a one to generate divisible resonance. The circuit S can with an active transmitting antenna a power transistor (or other equivalent electronic element) included, the passive part of the circuit S converting the antenna impedance into one transformed for the power output of the transistor optimal load resistance. In the case of an active receiving antenna, the circuit S can be a low-noise transistor included as a preamplifier, the passive part of the circuit S being the antenna impedance according to the application P 1591300.5 transformed so that it is the smallest Transistor noise corresponds to the required value (noise adjustment). One becomes in In the interest of a sufficiently small L, make the antenna as short as possible, whereby the shortening is limited by the fact that the antenna becomes shorter the impedance transformation in the circuit is becoming more and more complex and lossy and the bandwidth of the antenna arrangement is getting smaller and smaller. One becomes the protective capacity Make Cs as small as possible so that their reactance is as large as possible and then the protective effect is as good as possible. These are also reductions in the C's Limits are set because the downsizing changes the impedance in the circuit S makes it more complex and lossy and reduces the bandwidth of the arrangement. Such antennas, the height of which is small compared to the wavelength, and which is a very have small Cs, point between point 5 and Erdblech in Fig.4, and between points 5 and 7 in FIG. 6 show an impedance with a small active component and a large one Xapacitive reactive component. The least that the circuit S must contain, is an inductance LS in series with the Cs to at least the reactance of the Cs to compensate for an operating frequency; Fig.7.

Diese Kompensation des C5 durch Ls kann auch breitbandig sein, wie in Fig.8 zeigt ist: C ist die Kapazität der Deckplatte gegen Erde, L die Induktivität der Leiter 1 und 3 parallel. C und L werden so gebaut, daß sie bei einer mittleren Betriebsfrequenz Parallelresonanz ergeben. Cs und Ls sollen eine Serienresonanz bei der gleichen Frequenz bilden. Der Widerstand RA beschreibt den Strahlungswiderstand der Antenne. Die in Fig.8 angegebene Schaltung ergibt eine Bandpaßkompensation; vgl. H.Meinke, Einführung in die Elektrotechnik höherer Frequenzen, 1.Band, 2. Aufl., Berlin 1965, Seite 121. Hierzu müssen die Größen C, L und die Höhe der Antenne durch passende Gestaltung der Antenne so festgelegt werden, daß sie genau diejenige Bandbreite ergeben, die im Einzelfall verlangt wird. Cs und Ls sind dann so zu vählen, daß die Kompensation eintritt.This compensation of the C5 by Ls can also be broadband, like in Fig.8 shows: C is the capacity of the cover plate against earth, L is the inductance of conductors 1 and 3 in parallel. C and L are built so that they result in parallel resonance at a medium operating frequency. Cs and Ls are supposed to form a series resonance at the same frequency. The resistance RA describes the radiation resistance of the antenna. The circuit shown in Fig.8 results in a Bandpass compensation; see H. Meinke, Introduction to Electrical Engineering of Higher Frequencies, Volume 1, 2nd edition, Berlin 1965, page 121. For this purpose, the sizes C, L and the The height of the antenna can be determined by suitable design of the antenna so that they result in exactly the bandwidth that is required in the individual case. Cs and Ls are then to be chosen in such a way that compensation occurs.

Selbstverständlich kann man in der Schaltung S auch alle komplizierteren, aus der Theorie linearer Schaltungen bekannten Filterschaltungen verwenden.Of course, in the circuit S one can also use all the more complicated, use filter circuits known from the theory of linear circuits.

In manchen Fällen kann es schwierig oder ungünstig sein, die zu fordernden Impedanzen der Antenne zu erzeugen, wenn die Schaltung S wie in Fig.4 mit einem Anschluß unmittelbar am Erdblech liegt.In some cases it can be difficult or inconvenient to claim To produce impedances of the antenna when the circuit S as in Fig. 4 with a Connection is directly on the earth plate.

Die Schaltung S kann dann wie in Fig.6 in gewisser Höhe über dem Erdblech liegen, wobei der Abstand a vom Erdblech nach Anmeldung P 1591287.5 so gewählt wird, daß die an den Anschlüssen der Schaltung S erscheinende Antennenimpebanz so nahe an dem von dem elektronischen Element geforderten; optimalen Wert liegt, daß der passive Teil der Schaltung S ein Minimum an Transformation zu erledigen hat, so daß der passive Schaltungsteil besonders einfach wird oder ganz wegfallen kann.The circuit S can then as in Fig.6 at a certain height above the earth plate where the distance a from the earth plate according to application P 1591287.5 is chosen so, that the antenna impedance appearing at the connections of the circuit S is so close on the one required by the electronic element; optimal value is that the passive part of the circuit S has to do a minimum of transformation, so that the passive circuit part is particularly simple or can be omitted entirely.

Beim Blitzeinschlag lädt sich der Kondensator Cs kurzseitig auf.In the event of a lightning strike, the capacitor Cs charges up briefly.

Es fließt also durch die Schaltung S ein kurzer Ladestromstoß und schnell darauf ein entsprechender Entladestromstoß. Da die Verkleinerung des Cs gegen der Bandbreite nicht beliebig weit getrieben werden kann, können diese Stromstöße in Extremfällen ausreichen, um empfindliche, elektronische Bauelemente in der SChaltung S oder in den angeschlossenen Geräten zu zerstören. Daher muß die Schaltung 5 entweder Stromwege enthalten, die diese Kondensatorströme an den elektronischen Elementen vorbeifUhren, oder Maßnahmen zur Verschiebung der Arbeitspunkte enthalten derart, daß die Arbeitspunkte der gefährdeten elektronischen Elemente durch die Kondensatorströme so verschoben werden, daß die Ströme durch die elektronischen Elemente in den betreffenden Augenblicken ausreichend klein bleiben.A brief surge of charging current flows through circuit S and a corresponding discharge current surge quickly thereafter. Since the reduction in size of the Cs against the bandwidth can not be driven arbitrarily far, these power surges can in extreme cases sufficient to keep sensitive electronic components in the SC S or in the connected devices. Therefore, the circuit 5 must either Contain current paths that these capacitor currents to the electronic elements bypass, or contain measures to shift the operating points in such a way that that the working points of the endangered electronic elements by the capacitor currents so postponed be that the currents through the electronic elements remain sufficiently small in the relevant moments.

Im folgenden wird lediglich das Beispiel eines mit der Antenne im Empfangsfall integrierten Transistor-Verstärkers behandelt, jedoch sind die dort entwickelten Ideen auch für die anderen, in der vorliegenden Anmeldung genannten Anwendungen sinngemäß anwendbar.In the following, only the example of one with the antenna in Received case of integrated transistor amplifier dealt with, but they are there developed ideas for the others mentioned in the present application Applications can be used accordingly.

In Fig.9 ist ein einfaches Beispiel gezeigt, wie mit Hilfe von Dioden größere Ströme von der Schaltung S ferngehalten werden können. Im normalen Betriebsfall sind die Schutzdioden D1 und D2 in Sperr-Richtung vorgespannt und haben auf den Signalfluß keine Wirkung. Die Hilfsspannung UH, welche die Dioden vorspannt, muß so gewählt werden, daß auch bei größten Amplituden der Signalspannung beide Dioden gesperrt bleiben.In Fig.9 a simple example is shown how with the help of diodes larger currents can be kept away from the circuit S. In normal operation the protection diodes D1 and D2 are reverse biased and have on the Signal flow has no effect. The auxiliary voltage UH, which biases the diodes, must be chosen so that both diodes are used even with the greatest amplitudes of the signal voltage stay locked.

Tritt dagegen ein Blitzschlag auf und wird über Cs ein Strom eingeprägt, so steigt am Verbindungspunkt 8 zur Schaltung S die Spannung nur solange, bis die Sperrspannung entweder der Diode D1 oder der Diode D2 gerade auf gehoben ist. Von diesem Zeitpunkt an wird der Ladestrom des Kondensators Cs von der Diode D1 (positive Ladeströme) oder von der Diode D2 (negative Ladeströme) übernommen. Entsprechendes gilt für den Entladestrom des Kondensators Cs.If, on the other hand, a lightning strike occurs and a current is impressed via Cs, so at connection point 8 to circuit S, the voltage rises only until the Reverse voltage of either the diode D1 or the diode D2 is just lifted. from At this point in time, the charging current of the capacitor Cs from the diode D1 (positive Charging currents) or from the diode D2 (negative charging currents). Corresponding applies to the discharge current of the capacitor Cs.

Damit die Dioden D1 und D2 voll wirksam sind, sollten sie niederolimig sein und schnell vom Sperrzustand in den Durchlaßzustand schalten können. Da es sich im allgemeinen um sehr kurze Stromimpulse mit steilen Flanken handelt, müssen die Stromzweige der Dioden D1 und D2 induktivitätsarm aufgebaut sein. Nan wird deshalb die Hilfsspannungsquelle UH mit einem Kondensator CL iiberbrticlsen, dessen Kapazität sehr viel größer sein muß als die von Cs Natürlich kann diese Art der Schutzschaltung zur Erhö'nung der Schutzwirkung auch mehrstufig aufgebaut sein. Fig.10 zeigt das für den Fall einer zweistufigen Schaltung. Zwischen dem Kondensator Cs2 und den Dioden D3/D4 tritt im Falle eines Blitzschlages eine weitere Sparniungsteilung auf. Cs2 sollte wieder möglichst kleine Kapazität haben, braucht aber nicht mehr hochspannungsfest zu sein.In order for the diodes D1 and D2 to be fully effective, they should have low limits and can quickly switch from the blocking state to the on state. Because it are generally very short current pulses with steep edges the branches of the diodes D1 and D2 have a low inductance structure. Nan will therefore The auxiliary voltage source UH is bridged with a capacitor CL, the capacity of which must be much larger than that of Cs. Of course, this type of protection circuit can be used can also be built up in several stages to increase the protective effect. Fig. 10 shows this in the case of a two-stage circuit. Between the capacitor Cs2 and the Diodes D3 / D4 provide a further sharing of savings in the event of a lightning strike. Cs2 should again have the smallest possible capacity, but no longer needs to be high-voltage resistant to be.

Im alle eines Blitzschlages kann es vorkommen, daß ein an die Antenne angeschlossener Transistor kurzzeitig vollkommen ins Durchlaßgebiet gesteuert wird. Ist der Transistor an eine große Kapazität, oder wie z.B. in Fig.11 dargestellt, an eine Leitung K angeschlossen, so kann sich möglicherweise die in der Kapazität oder der Leitung wegen der angelegten Versorgungsspannung UB gespeicherte Mnergie über den Transistor entladen und ihn zerstören, obwohl die von der Antenne kommende Energie zu einer Zerstörung nicht ausgereicht hätte. In einer bevorzugten Form der Erfindung sind deshalb Verbindungsleitungen zur Antenne mit möglichst kleinen Eapazitäten zur Signalführung an die Schaltung S angeschlossen, wie im Beispiel der Fig.11 mit dem Koppelkondensator Cc angedeutet ist.In all of a lightning strike it can happen that one hits the antenna connected transistor is briefly controlled completely into the pass-through area. If the transistor has a large capacitance, or as e.g. shown in Fig. 11, connected to a line K, the capacitance or energy stored in the line because of the applied supply voltage UB discharge through the transistor and destroy it, although the one coming from the antenna Energy would not have been enough to destroy it. In a preferred form of the The invention is therefore connecting lines to the antenna with the smallest possible capacitance connected to the circuit S for signal routing, as in the example of FIG the coupling capacitor Cc is indicated.

Fig.12 zeigt eine andere Möglichkeit, wie eine Zerstörung aktiver Elemente durch die Entladungsströme einer angeschlossenen Leitung oder angeschlossener Koppelemente verhindert werden kann: in der gezeichneten Gegentaktschaltung können dei Kollektroströme ic1 und ic2 bei einem Blitzeinschlag kurzzeitig maximal nur den doppelten Wert der eingestellten Ruheströme erreichen.Fig.12 shows another way of making a destruction more active Elements by the discharge currents of a connected line or connected Coupling elements can be prevented: in the drawn push-pull circuit you can The collective currents ic1 and ic2 in the event of a lightning strike only briefly maximum achieve twice the value of the set quiescent currents.

Claims

Patent claims

Antenna arrangement protected against lightning strikes, especially with passive and / or active circuit elements switched directly into the antenna element, characterized by a double or multiple folded dipole (Fig. 5) or monopole (Fig.2, Fig.2a) consisting of two or more symmetrical to a middle one Feeder (2) folded conductors (1, 3) as an antenna element and one in these - to the connected circuit elements (s) leading - switched feeder (2) high voltage resistant capacitor (c5) very small capacitance.

2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized by such a dimensioned capacitance of the high-voltage resistant capacitor (Cs) that these together with that formed by the folded conductors (1, 3) of the antenna element to earth Inductance a corresponding to the operating frequency range of the antenna arrangement represents measured high pass.

3. Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized by a double or multiply folded dipole or monopole with a roof capacity in the form of a conductive plate (4) covering the entire antenna arrangement.

4. Antenna according to claim 1 and 2, characterized in that in series an inductivity (Ls in Fig. 7), which corresponds to this Capacity at the operating frequency series resonance results.

5. Antenna according to claim 1 to 3, characterized in that the Roof capacitance of the antenna (C in Fig.8) with the inductance of its folded back Head (L in Fig.8) ~ at the mean operating frequency is in resonance and the Overall circuit results in a bandpass compensation.

6. antenna according to claim 1 and 2, characterized in that the connected Circuit (S in Fig.1) has elements (e.g. D1 and D2 in Fig.9 or D1 to D4 in rig.lO), which the charging and discharging currents of the coupling capacitance (Cs in Fig. 1) Lightning strikes bypassing the rest of the circuit with low resistance.

7. Antenna according to claim 1 to 6, characterized in that by loose coupling between the circuit $ in Fig. 1) and the connecting line e.g. with the smallest possible coupling capacitance (Cc in Fig. 11), destruction connected elements by a discharge of the connecting cable as a result of a Lightning discharge is not possible.

8. Antenna according to claim 1 to 7, characterized in that in the connected circuit located controlled elements in their operating point are stabilized in such a way that no unacceptably high currents during a lightning discharge caused in these elements.