-
Anordnung zur Bildung von Leitstrahlen Die Erfindung betrifft eine
Anordnung zur Erzeugung von Leitstrahlen, unter Verwendung einer Mehrfachrichtantenne,
bei der die Einzelstrahler bzw. Strahlergruppen über Uinwegleitungen mit verschiedener
Phase gespeist werden.
-
Uni eine Fahrtrichtung bzw. die seitlichen Grenzen einer Fahrstraße
mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen zu kennzeichnen, verwendet man sogenannte
Leitstrahlen. Diese sind als Zone gleicher Feldstärke von zwei einander teilweise
überlappenden elektroinagnetischen Feldern gekennzeichnet. Zur Erzeugung von Leitstrahlen
bedient man sich im allgemeinen -zweier Richtantennen, deren Hauptstrahlrichtungen
einen bestimmten Winkel einschließen. Die beiden Antennen werden entweder abwechselnd
an einen Hochfrequenz-Generator angeschlossen oder strahlen dauernd in verschiedener
Weise modulierte Schwingungen aus. Aus Gründen der Energieersparnis ist es zweckmäßig,
die beiden Antennen mit Reflektoren auszustatten, so daß sie nur nach einer Richtung
hin strahlen. Mit Rücksicht auf die große Tiefenausdehnung von gewölbten Reflektoren
zieht man im allgemeinen aus Einzelstrahlern zusaminengesetzte Flächenantennen,
die mit ebenen I\'.eflei;toreii ausgestattet sind, vor.
-
In der Anordnung, auf die der Erfindungsgeclanl;e angewandt «erden
soll, wird eine einzi-e aus Einzelstrahlern zusammengesetzte Antenne in der Weise
verwendet, daß Teile derselben mit verschiedenen Phasen gespeist werden und die
Phasenlage der den einzelnen Strahlern zugeführten Hochfrequenzströme rhythmisch
geändert werden.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Veränderung der Bündelungsschärfe
dadurch zu ermöglichen, daß die Flächenantenne in einzelne Strahlergruppen aufgelöst
wird, die mit verschiedenen Phasen derart gespeist werden, daß die Phasenverschiebungen
symmetrisch zu der Mittelachse des Antennengebildes liegen. Man hat beispielsweise
die Antenne in drei Gruppen zerlegt, wobei den äußeren Gruppen eine dem absoluten
Betrage nach gleiche Phasenverschiebung des hochfrequenten Speisestromes erteiltwurde.
Durch Veränderung des Betrages der Phasenverschiebung der den äußeren -Strahlergruppen
zugeführten Speiseströme im Verhältnis zur Speisung der mittleren Gruppe kann man
die Schärfe der Bündelung verändern. Es ist auch bekannt, die Speisung der einzelnen
Strahlergruppen in solcher Weise vorzunehmen, daß sich die Hauptstrahlrichtung ändert.
Zur Erklärung der dabei auftretenden Verhältnisse wird auf die Abb. I Bezug genommen.
Dort ist eine aus acht Dipolstrahlern d zusammengesetzte Flächenantenne dargestellt.
Die Strahler sind in vier übereinanderliegendea Zeilen s' bis z4 angeordnet. Die
jeweils übereinanderliegenden Strahler bilden eine Gruppe, so daß die Antenne aus
zwei Gruppen ä' j=
besteht. Wenn die beiden Gruppen gleichphasig
gespeist werden, so. ergibt sich ein, Strahlungsdiagramm, dessenVerlauf inAbb-.2w
durch eine Kurve gleicher Feldstärke k n`l-: gedeutet ist. Die Hauptstrahlrichtung
na s ,h . senkrecht auf der Antennenfläche. Dur'clj,: Verwendung eines hinter der
Antennenwand in geeignetem Abstand angeordneten ebenen Reflektors r kann in an sich
bekannter Weise erreicht werden, daß eine Strahlung nur nach einer Richtung hin
erfolgt. Der ebene Reflektor r kann ebenfalls aus einzelnen Dipolen, oder auch aus
einer zusammenhängenden Metallfläche (Vollblech oder Drahtgewebe) bestehen. Wenn
man die beiden Strahlergruppen g1, g2 derart speist, daß die durch die Energieleitungen
ei, e2 zugeführten Speiseströme eine Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen,
so tritt eine Verlagerung des Strahlendiagrammes in der Weise ein, daß die neue
Hauptstrahlrichtung lal bzw. lag einen Winkel b einschließt. Ob die Verlagerung
der Hauptstrahlrichtung nach rechts oder nach links erfolgt, hängt davon ab, welche
der beiden Gruppen mit Phasen-Voreilung gespeist wird. Es ist nun möglich und bekannt,
die vorhin beschriebenen Verhältnisse dazu zu benutzen, um mit einer einzigen Antennen-
bzw. Reflektoranordnung einen Leitstrahl zu erzeugen, indem die Phasenverschiebung
zwischen den den verschiedenen Strahlergruppen zugeführtem Speiseströmen rhythmisch
geändert wird. Hierfür bieten sich verschiedene Ausführungsmöglichkeiten.
-
In besonders einfacher Weise ist die Einführung einer Phasenverschiebung
durch Einschaltung einer Umwegleitung in eine der beiden Speiseleitungen ei und
e= durchführbar. In Abb. 3 ist wieder ein aus zwei Gruppen bestehendes Antennensystem
dargestellt, welches von einem Hochfrequenzgenerator H gespeistwird. Um eine gleichphasigeSpeisung
beider Antennengruppen herbeizuführen, ist es notwendig, daß die beiden Energieleitungen
ei, e2 genau die gleiche Länge besitzen. Wenn man eine Phasenverschiebung
herbeiführen will, so kann man in die eine dieser beiden Leitungen, z. B. e2, ein
Verlängerungsstück u einschalten. Durch die Wahl der Länge dieses Umweges kann man
für eine bestimmte Wellenlänge jeden gewünschten Pllasenverschiebungsbetrag herstellen.
Um beliebige Änderungen des Phasenwinkels vornehmen zu können, ist es bekannt, die
Umwegleitung posaunenartig auszubilden, so daß durch mehr oder weniger weites Herausziehen
des U-förmigen Teiles die Länge des Umweges verändert werden kann.
-
Dieses bekannte Verfahren hat aber wesentliche Nachteile. Die Phasenänderungen
bzw. die Diagrammschwankungen können nur relativ langsam erfolgen, zur Betätigung
der Posaunenschieber sind erhebliche mechanische r Kräfte erforderlich, und schließlich
kann das @Olwenken des Richtdiagramms in zwei oder hrere markante Lagen nur stetig
erfolgen, w' o daß die Linie bzw. die Linien gleicher Feldstärken mehr oder minder
verwischt erscheinen.
-
Erfindungsgemäß werden in die Energiezuleitungen zu den Strahlergruppen
Umwegleitungen eingeschaltet, die während des Betriebes in ihrer elektrischen Länge
unverändert bleiben. Die erforderlichen Phasenverschiebungenwerden durch Kurzschlußschalter
bewirkt, die die Umwegleitungen irn gewünschten Rhythmus freigeben oder kurzschließen.
Diese Schalter benötigen nur geringe Kräfte zur Betätigung, können in rascher Folge
durch Relais oder Synchronmotoren geöffnet bzw. geschlossen werden und ergeben eine
ruckartige Änderung der Phasenverschiebungen bzw. eine ruckweise Verlegung des Strahlungsdiagramms,
wie sie zur Bildung von Leitstrahlen notwendig ist.
-
Eine besonders wirksame Verlagerung der Hauptstrahlrichtung erhält
man dadurch, daß in beide Energieleitungen ei und e2 Umwegleitungen vorgesehen werden;
die vom Hochfrequenzgenerator H gelieferte Energie kann z. B. mit einem konstanten
niederfrequenten Ton moduliert werden. Empfangsseitig kann in diesem Fall die Leitlinie
in an sich bekannter Weise dadurch festgestellt werden, daß ein Dauerton konstanter
Lautstärke empfangen wird. Die Ein- und Ausschaltung der Umwegleitung erfolgt zweckmäßig
in einem komplementären Zeichenrhythmus (z. B. e-1, a-sa), so daß aus dem
Vorwiegen des einen Zeichens auch die Seitenabweichung erkannt «-erden kann. Die
Betätigung der in die beiden Energieleitungen ei und e2 gelegten Kurzschlußschalter
S wird zweckmäßig zwangsläufig miteinander gekuppelt und durch eine einzige Antriebsvorrichtung
bewirkt.
-
Natürlich kann die Unterteilung der Antenne auch in mehrere Gruppen
vorgenommen werden, und dementsprechend müssen auch die den einzelnen Gruppen zugewiesenen
Phasenverschiebungen bemessen werden, derart, daß sich zwei benachbarte Gruppen
stets um denselben Phasenwinkel unterscheiden.