DE2026699A1 - Antenne mit zirkulär polar'isierter Strahlung - Google Patents

Description

British Company of Bush House, Aldwych, London V. C. 2

Wn-mf 19. Mai 1970

Antenne mit zirkulär polarisierter Strahlung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne mit zirkulär polarisierter Strahlung und mit vier um eine Vertikale angeordneten Strahlern mit untereinander gleicher Resonanzfrequenz wobei jeweils die Achsen zweier Strahler in einer von zwei senkrecht aufeinander stehenden, vertikalen Ebenen liegen und wobei die vier Strahler von einem zentralen Speisepunkt aus in Phasenquadratur gespeist werden, so daß jeweils zwei gegenüberliegende Strahler in Phase gespeist sind, während benachbarte Strahler eine Phasendifferenz von 90° aufweisen.

Eine solche Antenne ist unter dem Namen Drehkreuzantenne bekannt. Allerdings tritt bei ihr die zirkuläre Polarisation weniger in Erschei- »ung, da - wenn die Antenne als Sendeantenne benutzt wird - die Empfänger ungefähr in der Ebene der vier die Antenne bildenden Strahler liegen, wo für den Empfänger die zirkuläre Polarisation nicht erkennbar ist. Vorgeschlagen ist allierdings bereits eine drehkreuzähnliche Antenne, bei der die zirkulär polarisierte Strahlung senkrecht zur Ebene der Strahler ausgenutzt wird (DBGM 6 91*f 736). Diese Antenne liefert jedoch eine gerichtete Strahlung, Ziel der Erfindung dagegen ist es, eine Rundstrahlantenne mit zirkulär polarisierter Strahlung zu schaffen. In diesem Zusammenhang ist eine Antenne bekannt, die als Strahler via? Dipole besitzt, die um eine gemeinsame vertikale Achse herum angeordnet sind und gegenüber dieser Achse um einen bestimmten Winkel geneigt sind (Jasik: Antenna Engineering Hand.Book, McCraw-Hill Book Company, Int., Abschnitt 17 - 12 und Figur 17 - 19).

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Der Aufbau dieser Antenne ißt ziemlich kompliziert, die Abmessungen der Antenne sind relativ groß und alle vier Strahler der Antenne müssen mit unterschiedlichen Phasen gespeist werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte und konstruktiv sehr einfache Antenne ohne die angegebenen Mangel zu schaffen, die im wesentlichen zikulare Polarisation, ein ungefähr rundes Horizontaldiagramm und eine gute Annäherung an ein fächerförmiges Vertikaldiagramm aufweist.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die im ersten Anspruch gekennzeichnete Erfindung gegeben, deren Merkmale sich wie folgt zusammenfassen lassen: Die erfindungsgemäße Antenne für zirkulär polarisierte Strahlung enthält vier,vorzugsweise zylindrische Strahler, die alle bei derselben Frequenz in Resonanz sind. Zwei der Strahler haben ihre Achsen in einer vertikalen Ebene, und di© beiden anderen haben ihre Achsen in einer zweiten vertikalen Ebene, die auf der ersten senkrecht steht. Dabei stallen jeweils die beiden Strahler in derselben vertikalen Ebene senkrecht aufeinander. Alle Strahler sind von einem zentral angeordneten Speisepunkt weggerichtet und werden in der Weise gespeist, daß zwei miteinander in Phase sind uad die anderen beiden ebenfalls miteinander in Phase sind, aber in Phasenquadratur in Bezug auf di® ersten" beiden Strahler, wobei jeweils zwei Strahler, die in Phasenquadratur zueinander stehen, abwechselnd in senkrecht auf®inand©r stehenden vertikalen Ebenen liegen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgagenstandes werden ' die vier Strahler durch ein zentral angeordnetes Symmetrierglied gespeist, von welchem sie aufeinander senkrecht stehend wegweisen und unter einem Winkel von ^5° gegenüber der Senkrechten abwärts gerichtet sind. - .-...- . ■, ■ ,.,.:--:■ -<;,. „-— · - ■-

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Die Abmessungen der Antenne sind nicht kritisch. Eine bevorzugte Anordnung enthält vier zylindrische Strahler, deren Längen jwweils ungefähr ein Sechstel der Betriebswellenlänge betragen, wobei jeder StrahlerXreisquerschnitt mit einem Druchmesser von ungefähr einem Fünftel der Strahlerlänge aufweist. Experimentell konten mit einer Antenne mit folgenden Abmessungen gute Ergebmisse erzielt werden, wobei Λ die Betriebswellenlänge bedeutet:

Strahlerlänge 0,16 /\ , Strahlerdurchmesser 0,032 λ, , Länge jeder Koaxialleitung vom Symmetrierglied zu jedem Strahler 0,012 "K .

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine Draufsicht und Figur 2 eine Ansicht der Antenne, während Figur 3 das vertikale Strahlungsdiagramm darstellt.

In den Figuren 1 und 2 sind die Teile zur phasenrichtigen Speisung im Inneren der Strahler 2 und *f mit unterbrochenen Linien dargestellt. Der Erdboden ist in den Figuren 2 und 3 durch das Positionszeichen G gekennzeichnet.

Die gezeigte Antenne enthält vier ähnliche Strahler 1, 2, 3 und k, von denen jeder hohlzylindrisch ist. Die Strahler 1 und 3 liegen in einer vertikalen Ebene, während die Strahler 2 und k in einer anderen vertikalen Ebene liegen, die auf der erstgenannten senkrecht steht. Die Achsen der Strahler, die in derselben vertikalen Ebene liegen, -Strahler 1 und 3, bzw. Strahler 2 und k - stehen aufeinander senkrecht. Alle vier Strahler weisen von einem zentralen Speisepunkt weg, der vom oberen Ende eines Symmetriergliedes 5 gebildet wird.

Außerdem sind die vier Strahler mit einem Winkel von k$ gegenüber der Vertikalen vom zentralen Speisepunkt ausgehend nach unten gerichtet.

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Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, werden die Strahler 1 und *f gemeinsame gespeist, ewas ebenso für die Strahler 2 und 3 gilt. Die elektrische Speiseanordnung im Inneren der Strahler 2 und h bewirkt eine elektrische Phasenverschiebung von 90 , so daß die Strahler 1 und 3 in einer Phasenlage gespeist werden, die senkrecht auf der Phasenlage der Strahler 2 und k steht.

Da die Längsachsen der Strahler 1 und 3 miteinander einen Winkel von 90 bilden, innerhalb der vertikalen Ebene, in der sie liegen, würde das vertikale Strahlungsdiagramm der elektrischen Feldstärke im freien Baum nahezu keine Vorzugsrichtung aufweisen· Genau genommen hätte es im wesentlichen elliptische Form. Gleiches gilt für die Strahler 2 und Figur 3 zeigt das wahre vertikale Strahlungsdiagramm für die Strahler 1 und 3, die über dem Erdboden G angeordnet sind. Für die Strahler 2 und k_t die auf die gleiche Frquenz abgestimmt sind wi· die Strahler 1 und 3* jedoch in Phasenquadratur zu den Strahlern 1 und 3 gespeist werden, ergibt sich ein entsprechendes Strahlungsdiagramm. Wegen der Phasenquadratur erzeugen die vier Strahler zusammen genommen jedoch einen rotierenden elektrischen Feldstärkevektor, d.h. eine zirkuläre Polarisation.

Die in Figur 2 gezeigten Abmessungen sind gewählt worden, um eine große Bandbreite zu ermöglichen.( X bedeutet die Betriebswellenlänge) Die Antenne wird von einem Koaxialkabel 7 gespeist, das zu dem Symmetrierglied 5 führt, so daß es leicht ist, die Antenne an ein 50- oder 75-Ohm-Speisekabel anzupassen.

Bas vertikale Strahlungsdiagramm kann den Erfordernissen dadurch angepaßt werden, daß die Höhe, der Antenne über dem Erdboden G verändert wird.

Die Antenne kann beispielsweise als Kurzwellen-Rundstrahl-Antenne benutzt werden.

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Claims (3)

Patentansprüche

1) Antenne mit zirkulär polarisierter Strahlung und mit vier um eine Vertikale angeordneten Strahlern mit untereinander gleicher Resonanzfrequenz, wobei jeweils die Achsen zweier Strahler in einer von zwei senkrecht aufeinander stehenden, vertikalen Ebenen liegen und wobei die vier Strahler von einem zentralen Speisepunkt aus in Phasenquadratur gespeist werden, so daß jeweils zwei gegenüberliegende Strahler in Phase gespeist sind, nährend benachbarte Strahler eine Phasendifferenz von 90 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei in einer der vertikalen Ebenen liegende Strahler(1,3 bzw. Zyk) einen Winkel von 90° einschließen.

2) Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Strahler ( 1 bis h ) von einem zentral angeordneten Symmetrierglied (5) gespeist werden und sich von diesem aus abwärts in eine Richtung erstrecken, die k5° gegenüber der Vertikalen geneigt ist·

3) Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Strahler ( 1 bis k) ungefähr gleich einem Sechstel der Betriebswellenlänge (λ) sind und daß jeder Strahler (1 bis k) zylindrisch ist und einen Durchmesser von ungefähr einem Fünftel seiner Länge aufweist.

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