DE603626C - Laengsempfangsantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne zum Empfang kurzer Wellen.

Eine heutzutage sehr gebräuchliche Antennentype ist die Beverageantenne, jedoch eignet diese sich nicht zum Empfang sehr kurzer Wellen. Die Schwierigkeit scheint die zu sein, daß die starke Verringerung der horizontalen Länge der Antenne bei kurzen Wellenlängen die horizontale Länge vergleichbar macht mit der vertikalen Höhe über Erde, wodurch der gewöhnliche nicht gerichtete Antenneneffekt stärker hervortritt und die Richtmerkmale der Antenne stark verzerrt werden.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, als Antenne zwei in einem Abstand von ungefähr einer halben Wellenlänge angeordnete Drähte zu verwenden, deren Länge mehrere Wellenlängen beträgt und die mit einer großen Anzahl von quer zu den Längsdrähten oder Zuführungsleitungen angeordneten Halbwellenantennen versehen sind. Dabei wird die von den Quergliedern aufgenommene Energie den Speiseleitungen mit Phasenverschiebungen zugeführt, die ungefähr denen der im Raum fortschreitenden Welle entsprechen. Damit also die Energie sich kumulativ in richtiger Phase addiert, muß die Geschwindigkeit in den Speiseleitungen etwa gleich der der Raumwelle sein. Eine gewöhnliche Sendeleitung überträgt Energie mit einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit einer Welle im Raum nahe kommt, jedoch verursacht die Anordnung von Querimpedanz an solch einer Leitung, daß die Geschwindigkeit verkleinert wird. Die Querleitungen belasten, wenn sie abgestimmt sind, die Leitung als verhältnismäßig kleine Widerstände und verringern daher die Geschwindigkeit auf der belasteten Leitung beträchtlich im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit.

Eine Möglichkeit, diese Schwierigkeit zu beseitigen, besteht darin, die Leitung für vermehrte Geschwindigkeit abzustimmen. Ein einfacherer Weg zur Erzielung desselben Resultates besteht erfindungsgemäß darin, Aufnahmeeinheiten von hoher Impedanz zu verwenden oder die Einheiten mit den Speiseleitungen durch hohe Impedanzen lose zu koppeln und verhältnismäßig nahe zueinander angeordnete Speiseleitungen zu verwenden.

Die Impedanz der nach außen gehend an die Speiseleitungen angekoppelten Aufnahmedrähte kann man dadurch vergrößern, daß man sie kürzer als eine halbe Wellenlänge macht, so daß sie nicht abgestimmt sind. Bei einer solchen Anordnung besitzt eine nur eine Welle lange Antenne ausgesprochene Richteigenschaften, wenngleich auch Antennen, die zwei oder drei Wellen lang sind, bessere ίο Richtwirkung und Aufnahme ergeben.

Die Tatsachen, daß die Speiseleitungen, wenn sie dicht beieinander liegen, nicht selbst die zu empfangende Energie aufnehmen, daß, wie später erwähnt, der Wellenwiderstand Ohmschen Charakter hat und daß die Aufnahmequerleitungen unabgestimmt sind, indem sie eine andere Länge haben als eine halbe Länge der Nutzwelle, bedingen, daß die Antenne in wirksamer Weise ein merkliches Frequenzband empfängt, d. h. nicht kritisch abgestimmt ist. Dieses Resultat ist erwünscht, da es den Empfang eines größeren Wellenlängenbandes ermöglicht. Zu diesem Zwecke wird zweckmäßig die Belastung, die die Querleitungen für die Speiseleitungen darstellen, durch andere Mittel begrenzt als durch Verringerung der Länge der Querleitungen, denn es ändert sich das richtige Maß der Verkürzung der Länge für eine gegebene Querleitung sehr stark bei einer Änderung der Wellenlänge. Es werden daher die Aufnahmeelemente mit den Speiseelementen durch begrenzende Impedanzen gekoppelt, zweckmäßig in Form kleiner Serienkondensatoren. Bei losem Koppeln mit den Speiseelementen haben die Aufnahmedrähte weniger Einfluß auf die Leitungsgeschwindigkeit, und ihre Wirkung bleibt trotz merklich großer Änderungen der Länge der aufgenommenen Welle klein.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, die Antenne einseitig gerichtet zu machen. Dieses geschieht dadurch, daß das Ende der Speiseleitung zunächst der gewünschten Sendestation durch einen Widerstand gleich dem Wellenwiderstand der Leitung geschlossen wird, wodurch die von der entgegengesetzten Richtung ankommende Energie absorbiert und ihre Reflektion zurück zu dem Empfänger verhindert wird, der mit dem anderen Ende der Speiseleitung gekoppelt ist. Die Dämpfungsimpedanz ist gleich der Wellenimpedanz der Speiseleitung, wie sie durch die Aufnahmedrähte bedingt ist.

Der Wellenwiderstand am Ende der Speiseleitungen verhindert recht wirksam, wenn auch nicht vollkommen, die Aufnahme von Signalen, die von der unerwünschten Richtung kommen. Besser ist es, mehrere Antennen zu verwenden, die nebeneinander angeordnet und um eine ungerade Anzahl von Viertelwellenlängen gegen die Wellenfront der ankommenden Welle verschoben sind.

Gemäß der weiteren Erfindung wird die Schärfe der Richtwirkung eines solchen Antennensystems vergrößert durch Verwendung einer Anzahl von Endantennen oder durch gegeneinander versetzte Antennenpaare, die miteinander durch symmetrisch verzweigte Zuführungsleitungen gekoppelt sind.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in 8 Abbildungen dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Antenne einfachster Form.

Abb. 2 ist eine Kurve, die die Wirkung der Länge einer Querleitung auf ihre Impedanz zeigt.

Abb. 3 erläutert die Verwendung von Kopplungskondensatoren. So

Abb. 4 erläutert die Verwendung von Kopplungswiderständen.

Abb. 5 ist eine Ausführungsform, bei der die Aufnahmeleitungen nicht parallel, sondern in Reihe geschaltet sind.

Abb. 6 zeigt die Aufnahmeleitungen nicht als einfache Querdrähte, sondern als Schleifenantennen ausgebildet.

Abb. 7 zeigt ein versetztes Antennenpaar. Abb. 8 zeigt versetzte Antennenpaare in Breitseitenkombination.

Die Antenne gemäß Abb. 1 besteht aus einem Paar Speiseleitungen 2 und 4, mit denen quer liegende Äufnahmedrähte 6 gekoppelt sind. Die Speiseleitungen allein würden die Energie mit einer Geschwindigkeit fortleiten, die etwa gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Durch die Quer impedanzen wird diese Geschwindigkeit jedoch verringert.

Die Kurve gemäß Abb. 2 zeigt die Impedanz einer Ouerleitung als Funktion ihrer Länge. Bei einer halben Wellenlänge ist die Impedanz klein und ohmisch, wobei der Querdraht abgestimmt ist. Dieses ist eine Bedingung, bei der die Querdrähte die gewünschte hohe Speiseleitungsgeschwindigkeit verringern. Durch Verkürzen der Querdrähte wird ihre Impedanz stark vermehrt und kann ihre Wirkung auf die Leitungsgeschwindigkeit in zulässige Grenzen ge- bracht werden. Daher ist in Abb. 1 die Länge jedes Querdrahtes geringer als eine halbe Wellenlänge.

Die Speiseleitungen brauchen nur ungefähr eine Wellenlänge lang zu sein, womit man eine gute Richtstrahlungskurve erhält. Eine Länge von zwei oder drei Wellen vergrößert jedoch die Richtwirkung und die Aufnahme und ist daher vorzuziehen. Dies führt jedoch zu der Notwendigkeit höherer Leitungsgeschwindigkeiten; denn während eine Geschwindigkeit von 80 °/₀ der Lichtgeschwin-

digkeit genügt, wenn die Speiseleitungen nur eine Welle lang sind, werden Geschwindigkeiten von 90 °/₀ bis 95 °/₀ für Antennen von 3 bis 6 Wellenlängen benötigt, damit die Energien der Aufnahmedrähte an dem entfernten Ende der Antenne der Leitungsenergie sich addieren, anstatt daß sie sich entgegenwirken.

Das nach dem Sender zu gerichtete Ende ist durch einen Widerstands geschlossen, der gleich dem Wellenwiderstand der Speiseleitungen ist, betrachtet als eine belastete Übertragungsleitung, während das vom Sender entfernte Ende mit einem Empfänger 10 gekoppelt ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 sind die Querdrähte 6 mit den Speiseleitungen 2 und 4 durch kleine Serienkondensatoren gekoppelt. Hierdurch erfolgt eine lose Kopplung zwischen Querdrähten und Speiseleitungen, so daß die wirksame Belastung verringert ist. Aus diesem Grunde brauchen die Querdrähte nicht soviel verkürzt zu werden, oder von einem anderen und mehr praktischen Gesichtspunkt aus: für eine gegebene Länge der Querdrähte ist die Antenne für ein größeres Frequenzband geeignet.

In Abb. 4 sind die Kopplungskondensatoren der Abb. 3 durch Widerstände 14 ersetzt.

Bei der Ausführungsform gemäß Abb. S wird die Spannungsaufnahme der verschiedenen Querdrähte in Reihe anstatt parallel hinzugefügt; zu diesem Zwecke sind die beiden Hälften der Querdrähte an beiden Seiten eines Serienkondensators 16 angeschlossen. Bei dieser Anordnung liegen die Kopplungskondensatoren in Reihe mit der Leitung und vermehren seine Geschwindigkeit.
Bisher sind die Aufnahmedrähte als einfache Querdrähte angenommen. Abb. 6 zeigt sie als Schleifen 18 ausgebildet, die mit den Leitungen 2 und 4 durch kleine Kondensatoren 12 gekoppelt sind.

Es ist schon darauf hingewiesen, daß trotz = des Wellenwiderstandes 8 einige aufgenommene Rückstände im Empfänger wahrgenommen werden. Um dieses vollständig zu vermeiden, sind bei der Ausführungsform nach Abb. 7 die Antennen 20 und 22 in Breitseite, aber nur eine Zehntelwellenlänge voneinander entfernt, angeordnet und eine Viertelwellenlänge gegen die Wellenfront der herannahenden Welle verschoben. Die Speiseleitungen haben wegen ihrer großen gegenseitigen Nähe eine vernachlässigbare Aufnahme, ebenso wie die Leitung 24, jedoch tritt in ihr eine Phasenverschiebung von 90 ° auf, und es kombinieren sich infolgedessen aus der gewünschten Richtung herannahende Signale an der Übertragungsleitung 26 in Phase, da diese mit dem Mittelpunkt des verbleibenden Teiles von 24 verbunden ist und die Summe der Signale dem Empfänger 10 zugeführt wird. Jedoch erreicht Energie, die sich in entgegengesetzter Richtung fortbewegt, entsprechende Teile der Antenne mit einer Viertelwellenlänge Phasenunterschied, und es erfährt die Energie von der Antenne eine weitere Viertel Wellenverschiebung beim Durchqueren der besonderen Viertelwellenlänge der Sendeleitung 24; daher kombinieren sich die Energien mit einer Phasenverschiebung von i8o° und heben einander auf. Wenn auch die Aufhebung der von rückwärts kommenden Strahlung nur bei einer einzigen Wellenlänge vollkommen ist, eignet sich die versetzte Antennenanordnung auch für Empfang eines Wellenbandes.

Abb. 8 zeigt zwei versetzte Antennenpaare nebeneinander. Die Paare 30 und 32 sind ebenso wie das versetzte Paar in Abb. 7 angeordnet, und es sind ihre Ausgänge durch ein symmetrisch verzweigtes Leitungssystem verbunden, bestehend aus den Leitungen 34, 36 und 38.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Längs- (Beverage-) Empfangsantenne, welche mit einer größeren Anzahl senkrecht zur Längsrichtung der Antenne angeordneter, nach außen gehend an eine Speisedoppelleitung angekoppelter Aufnahmeelemente versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahmeelemente hoher Impedanz an die nahe aneinanderliegenden Sammelleitungen angekoppelt sind.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeelemente selbst hohe Impedanz besitzen.

3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeelemente mit der Sammelleitung über hohe Impedanzen, z. B. kleine Kondensatoren, lose gekoppelt sind.

4. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeelemente kürzer als eine halbe Wellenlänge sind.

5. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeelemente nicht zwischen den Sammelleitungen liegen, sondern nach außen an diese angekoppelt werden.

6. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Antenne mehrere Wellenlängen beträgt.

7. Antenne nach Anspruch 1, dadurch ia₀ gekennzeichnet, daß das Ende der Antenne, welches der Sendestation zunächst

liegt, durch einen Widerstand von der Größe des Wellenwiderstandes der Leitung geschlossen wird.

8. Antenne nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antennen parallel nebeneinander verwendet werden, welche in der Richtung der ankommenden Wellen um eine ungerade Anzahl Viertelwellenlängen verschoben sind.

9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antennen parallel nebeneinander verwendet werden und miteinander durch symmetrisch verzweigte Sammelleitungen verbunden sind.

Hierzu j Blatt Zeichnungen