DE894405C - Antennenanlage fuer wenigstens zwei voneinander unabhaengige Sende- oder Empfangseinrichtungen - Google Patents

Description

• Antennenanlage für wenigstens zwei voneinander unabhängige Sende- oder Empfangseinrichtungen Die Erfindung betrifft eine Antennenanlage für wenigstens zwei voneinander unabhängige Sende-oder Empfangseinrichtungen, vorzugsweise für den Bereich ultrakurzer Wellen. An derartige Antennen wird .häufig die Forderung gestellt, daß sie eine bevorzugte Ausstrahlung in der Horizontalebene ergeben oder eine erhöhte Empfangsenergie aus dieser Ebene liefern. Daher werden sie häufig aus in der Vertikalrichtung übereinanderliegenden Einzelstrahlern aufgebaut. Um günstige Ausbreitungsbedingungen zu schaffen, stellt man diese Strahlergruppen auf einen zur Erhebung über das Umgebungsniveau dienenden Unterbau, z. B. einen Mast. Im Gebiet ultrakurzer Wellen ist bekanntlich diese Höhe und die dadurch gewonnene Vergrößerung des innerhalb optischer Sicht liegenden Gebietes von entscheidender Bedeutung für die Reichweite.
• Um die Masthöhe für zwei Sende- oder Empfangseinrichtungen nutzbar zu machen, hat man bereits zwei derartige, in der Richtung einer gemeinsamen Vertikalachse gegliederte Strahlergruppen auf einem einzigen Mast oder einem anderen Bauwerk von hinreichender Höhe übereinander angeordnet. Es ist beispielsweise eine Antennenanlage bekannt, welche die Zusammenfassung einer Gruppe von zylindrischen Schlitzstrahlern mit einer aus gekreuzten Dipolen in sogenannter Schmetterlings-oder Fledermausform aufgebauten sogenannten Drehkreuzantenne darstellt. Dabei bilden die koaxial übereinander angeordneten Schlitzstrahler einen Rohrmast, auf welchen die ebenfalls aus mehreren übereinander angeordneten Elementen bestehende Drehkreuzantenne aufgesetzt ist.
• Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß bei dieser bekannten Antennenkonstruktion die Gesamthöhe des Bauwerkes noch nicht optimal ausgenutzt ist und daß man danach streben muß, diese Höhe für j ede einzelne der voneinander unabhängigen Strahlergruppen voll nutzbar zu machen. Diese Überlegung führte zu .dem Gedanken, die vertikal gegliederten Strahlergruppen in gegenseitiger räumlicher Durchdringung anzuordnen. Die Erfindung machte sich die Erkenntnis zunutze, daß eine solche Anordnung bei Einhaltung gewisser Vorbedingungen möglich ist, ohne daß eine störende Kopplung zwischen den beiden Strahlergruppen auftreten muß.
• In einer Antennenanlage der erwähnten Art, in welcher die Elemente #bzw. Strahler einer ersten Gruppe im wesentlichen eine sogenannteKreisstromantenne bilden, deren Ströme in den einzelnen Elementen gleichsinnig umlaufen, und'-, in welcher die Elemente b.zw. Strahler einer zweiten Gruppe sich von der gemeinsamen Vertikalachse aus in radialer Richtung erstrecken und symmetrisch in bezug auf die Achse ausgebildet sind, sollen erfindungsgemäß die beiden Strahlergruppen einander räumlich derart durchdringen, daß Elemente bzw. Strahler der zweiten Gruppe längs der gemeinsamen Vertikalachse zwischen Elementen bzw. Strahlern der ersten Gruppe oder umgekehrt Elemente bzw. Strahler der ersten Gruppe zwischenElementenbzw. Strahlern der zweiten Gruppe angeordnet sind.
• Die Elemente bzw. Strahler der ersten Gruppe können dabei als im wesentlichen zylindrische Schlitzstrahler mit einem oder mehreren gleichmäßig über den Umfang der Mantelfläche verteilten Schlitzen ausgebildet sein; beispielsweise können. vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Schlitze vorgesehen sein. Die auf den Mantelflächen. zustande kommenden Ströme sollen die Vertikalachse gleichsinnig umkreisen, und zwar in allen zu der Strahlergruppe gehörenden Elementen. Für derartige Antennen sei hier die Bezeichnung Kreisstromantenne verwendet. Man kann eine Kreisstromantenne auch aus. Linears.trahlern oder Faltdipolen aufbauen. Beispielsweise können n Linearstrahler oder Faltdipole in den Seiten eines regelmäßigen n-Ecks angeordnet sein, welches mit seiner Fläche senkrecht zur Vertikalachse liegt. Die Ströme sollen in den einzelnen Dipolen gleichsinnig und gleichphasig um die Vertikalachse umlaufen. Zu bevorzugen ist eine Anordnung mit vier auf den Seiten eines Quadrates angeordneten Linearstrahlern, welche je ungefähr die Länge einer halben Betriebswellenlänge haben und in der Mitte über je eine Symmetrieschleife an eine konzentrische Hochfrequenzleitung angeschlossen sind. Eine Kreisstromantenne kann auch durch einen kreisförmig gebogenen Dipol oder Faltdipol gebildet werden.
• Die Elemente bzw. Strahler der zweiten Gruppe können als zur Vertikalachse senkrechte Linearstrahler oder als Dipole in sogenannter Schmetterlings- oder Fledermausform für die Verwendung innerhalb verhältnismäßig breiter Frequenzbänder ausgebildet sein. Auch ist die Kombination zweier gekreuzter Linearstrahler oder zweier gekreuzter Dipole in Schmetterlings- oder Fledermausform möglich, so daß eine sogenannte Drehkreuzantenne gebildet wird. Bei entsprechender, um go° phasenverschobener Speisung der beiden räumlich um 9o° gegeneinander verdrehten Dipole ergibt sich.. bekanntlich die vielfach erwünschte Wirkung, daß die Bevorzugung einer bestimmten Ausstrahlungsrichtung innerhalb der Horizontalebene wegfällt.
• Die Zeichnung zeigt in. den. Abb. i und, 2 Ausführungsbeispiele einer Antennenanlage gemäß der Erfindung.
• In Abb. i sind i die im wesentlichen zylindrischen Schlitzstrahler, welche je vier auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Schlitze :2 aufweisen. Es sei angenommen, daß die Momentanströme in allen Teilen der Mantelflächen die Vertikalachse gleichsinnig umkreisen, beispielsweise in der unten in Abb. i durch die Pfeile i angedeuteten Richtung. Alle Elemente i zusammen bilden eine Kreisstromantenne, in welcher der Momentanstrom von oben gesehen rechts herum läuft. Die den Schlitzstrahlern i entsprechenden Elemente werden in Abb. 2 durch die auf den Seiten eines Quadrates liegenden Linearstrahler 3 gebildet. In ihnen sollen die in Abb. 2 unten durch die Pfeile angedeuteten Momentanströme fließen. Man erkennt, daß: für jeden in Abb.2 oben in Ansicht erscheinenden Schmetterlingsdipol 6 sich die von il und i2 induzierten Spannungen gegenseitig aufheben, während von i3 und i4 keine Spannungen in dem senkrecht dazu orientierten Dipol induziert werden. Entsprechend gibt es in Abb. i zu jedem stromführenden Leiterelement der Mantelfläche eines Strahlers i, welches eine Spannung in einem Dipol 5 induziert, ein entsprechendes zweites Leiterelerrient, welches eine gleich große entgegengesetzte Spannung induziert. Daher gibt es trotz der räumlichen Nähe der zu den verschiedenen Gruppen gehörenden Strahler und trotz der ineinandergreifenden Bauart keine s,törenide Kopplung der beiden Gruppen miteinander. Die Höhe des als Unterbau verwendeten Mastes wind für beide Strahlergruppen voll ausgenutzt.
• Die in Ahb. 2 .gezeigte Ausführung bietet besondere Vorzüge im Hinblick auf ihre geschlossene, dem Wind wenig Angriffsfläche bietende Bauform. Auch ist sie verhältnismäßig wenig gefährdet durch Vereisung. Die Linearstrahler 5 der zweiten Gruppe sind in der Symmetrieebene zwischen je zwei Schlitzstrahlern i der ersten Gruppe angeordnet. Vier Rohrstücke, welche je etwa eine Länge ungefähr gleich einem Viertel oder vorzugsweise etwas weniger als einem Viertel der Betriebswellenlänge haben, bilden ein Element der sechsfach gestaffelten Drehkreuzantenne. Die Rohrstutzen 5 sind: an de: Wand der Schlitzstrahler i durch einen Isolator gehalten und können im Innern eine Heizvorrichtung enthalten. Alle Schlitzstrahler i zusammen bilden einen im Innern begehbaren Rohrmast. Die Rohrstutzen. 5 und die Isolatoren sind so ausgebildet, daß sie vom Innern des Rohrmastes her ausgewechselt werden können. Die Schlitze :2 können mit einem lichtdurchlässigen Isoliermaterial abgedeckt sein. Im Innern werden zweckmäßigerweise für die Mastbeleuchtung zur Warnung von Luftfahrzeugen Lampen angebracht, die auf diese Weise den Witt:-rungseinflüssen ganz entzogen sind und deren Licht durch die Schlitze .herausscheint.
• In der Ausführungsform nach Abb. 2 sind die auf den Seiten eines Quadrates angeordneten Linearstrahler 3 der ersten Gruppe und die gekreuzten Schmetterlingsdipole !6 der zweiten Gruppe einander paarweise parallel. In Abb. i erscheinen die vier Schlitze 2 jedes Strahlers i der ersten Gruppe und die gekreuzten Dipole 5 der zweiten Gruppe in ihrer Projektion auf die Grundebene um 45° gegeneinander gedreht.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Antennenanlage für wenigstens zwei voneinander unabhängige Sende- oder Empfangseinrichtungen, vorzugsweise für den Bereich ultrakurzer Wellen, in welcher zwei oder mehr in der Richtung einer gemeinsamen Vertikalachse gegliederte Strahlergruppen auf einem zur Erhebung der Anlage über das Umgebungsniveau dienenden Unterbau, z. B. einem Mast, angeordnet sind und die Elemente bzw. Strahler einer ersten Gruppe im wesentlichen eine Kreisstromantenne bilden, deren Ströme in den einzelnen Elementen gleichsinnig umlaufen, während die Elemente bzw. Strahler einer zweiten Gruppe sich in radialer Richtung erstrecken und symmetrisch in bezug auf die Achse ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strahlergruppen einander räumlich derart durchdringen, daß Elemente bzw. Strahler der zweiten Gruppe längs der gemeinsamen Vertikalachse zwischen Elementen bzw. Strahlern der ersten Gruppe oder umgekehrt Elemente bzw. Strahler der ersten Gruppe zwischen. Elementen bzw. Strahlern der zweiten Gruppe angeordnet sind.
2. 2. Antennenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente bzw. Strahler der ersten Gruppe als im wesentlichen zylindrische Schlitzstrahler (i) mit einem oder mit mehreren gleichmäßig über den Umfang der Mantelfläche verteilten. Schlitzen @(2) ausgebildet sind.
3. 3. Antennenanlage nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Element bzw. Strahler der ersten Gruppe als Schlitzstrahler (i) mit vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Schlitzen (2) ausgebildet sind.
4. 4. Antennenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente bzw. Strahler der ersten Gruppe durch n in den Seiten eines regelmäßigen, mit seiner Fläche senkrecht zur Vertikalachse liegenden n-Ecks angeordnete Linearstrahler oder Faltdipole gebildet werden.
5. 5. Antennenanlage nach den Ansprüchen i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß vier auf den Seiten eines Quadrates angeordnete L.inearstrahler (3) vorgesehen sind, welche je ungefähr die Länge einer .halben Betriebswellenlänge haben und vorzugsweise in der Mitte über je eine Symmetrieschleife (4) an eine konzentrisch-Hochfrequenzleitung angeschlossen sintd.
6. 6. Antennenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente bzw. Strahler der zweiten Gruppe als zur Vertikalachse senkrechte Linearstrahler (5) ausgebildet sind. j. Antennenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente bzw. Strahler der zweiten Gruppe als Dipole (6) in sogenannter Schmetterlings- oder Fledermausform ausgebildet sind. B. Antennenanlage nach Anspruch, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente bzw. Strahler der zweiten Gruppe aus je zwei gekreuzten Linearstrahlern (5) oder je zwei gekreuzten Dipolen (6) in sogenannter Schmetterlings- oder Fledermausform aufgebaut sind und eine Drehkreuzantenne bilden. 9. Antennenanlage nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearstrahler (5) der zweiten Gruppe in der Symmetrieebene zwischen je zwei Schlitzstrahlern (i) der ersten Gruppe angeordnet sind. io. Antennenanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearstrahler (5) der zweiten Gruppe durch je zwei bzw. im Fall einer Drehkreuzantenne je vier Rohrstücke gebildet werden, welche je eine Länge ungefähr gleich einem Viertel oder vorzugsweise etwas weniger als einem Viertel einer Betriebswellenlänge haben. i i. Antennenanlage nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (5) in oder an der Wand der Schlitzstrahler (i) der ersten Gruppe durch einen Isolator gehalten sind und gegebenenfalls im Innern eine Heizvorrichtung enthalten. 12. Antennenanlage nach den Ansprüchen io und ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzstrahler (i) der ersten Gruppe einen im Innern begehbaren Rohrmast bilden und daß die Linearstrahler (5) der zweiten. Gruppe und die Isolatoren derartig ausgebildet sind, daß sie vom Innern des Rohrmastes her ausgewechseltwerden können. 13. Antennenanlage nach den Ansprüchen io bis 12, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Schlitze (2) der Strahler (i) der ersten Gruppe mit einem lichtdurchlässigen Isoliermaterial abgedeckt sind und im Innern des Rohrmastes Lampen für die Mastbeleuchtung zur Warnung von Luftfahrzeugen angebracht sind. 14. Antennenanlage nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, da.ß, die auf den Seiten eines Quadrats angeordneten Linearstrahler (3) der ersten Gruppe und die gekreuzten Schmetterlingsdipole (6) der zweiten Gruppe einander paarweise parallel sind (Abb-. 2). 15. Antennenanlage nach den Ansprüchen 3 und, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Schlitze (2) der Strahler (i) der ersten Gruppe und die gekreuzten Dipole (5) der zweiten Gruppe in ihrer Projektion auf die Grundebene . um 45° gegeneinander gedreht erscheinen (Abb. i).