Kolineare Reihe von Halbwellendipolen mit Viertelwellendipolen an beiden Enden

Abstract

 Die Empfangs- und Sendeantenne besteht aus kolinear ange­ordneten Dipolen 2, 3. Auf der Seite der End-Halbwellen­dipole 2₁, 3_n sind je ein Viertelwellendipol 6, 7 ange­bracht. Die Dipole wechseln sich mit einer Phasenverschie­bung mit kapazitivem und induktivem Charakter von 60 bis 120° el. ab. Die Herausführungen sind asymmetrisch vom freien Ende des einen End-Halbwellendipols 2 und vom benach­barten Ende des benachbarten Viertelwellendipols 6 heraus­geführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Empfangen und Übertragen bzw. Senden elektromagnetischer Energie.

[0002] Es ist eine Antenne mit wenigstens zwei Halbwellendipolen bekannt, die nebeneinander auf einer Achse angeordnet sind. Alle zwei nebeneinander (benachbart) angeordneten Halbwellendipole sind mit den Herausführungen eines induk­tiv phasendrehenden Stromkreises mit einer Phasenverschie­bung von 180° el. verbunden, deren Abstand λ/8 beträgt. Das freie Ende eines der End-Halbwellendipole ist die aktive Herausführung der Antenne (Karl Rothammel: "Antennen-Hand­buch", Sofia, 1977).

[0003] Ein Nachteil der bekannten Antenne besteht in ihrer geringen Wirksamkeit, welche in ihrem ungenügenden Verstärkungsfaktor besteht.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne mit einem erhöhten Verstärkungsfaktor zu schaffen.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antenne ge­löst, die n Paare von Halbwellendipolen enthält, die auf einer Achse angeordnet sind. Die Halbwellendipole jedes Paars sind über einen entsprechenden phasendrehenden Strom­ kreis mit induktivem Charakter miteinander verbunden. Die aktive Herausführung der Antenne ist vom freien Ende des einen der End-Halbwellendipole herausgeführt. Auf der Seite der End-Halbwellendipole ist auf derselben Achse je ein Viertelwellendipol angeordnet, wobei die passive Heraus­führung der Antenne vom Ende des der aktiven Herausführung benachbarten Viertelwellendipols herausgeführt ist. Die Verbindung zwischen den Paaren von Halbwellendipolen und zwischen den End-Halbwellendipolen und deren entsprechenden Viertelwellendipolen ist kapazitiv, wobei die Phasenverschie­bung mit induktivem Charakter und die Phasenverschiebung mit kapazitivem Charakter 60 bis 120° el. beträgt.

[0006] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Antenne bestehen in ihrer erhöhten Wirksamkeit, d. h. im höheren Verstärkungsfaktor und im erhöhten Ausnutzungsfaktor der Antennenoberfläche.

[0007] Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antenne sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

[0008] Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Ausführungsform der Antenne mit n Paaren von Halbwellendipolen und

Fig. 2 eine Ausführungsform der Antenne mit einem Paar von Halbwellendipolen.

[0009] Die Antenne gemäß Fig. 1 besteht aus n auf einer Achse 0-0 angeordneten Paaren 1₁, 1₂, ..., 1_n Halbwellendipolen 2₁-3₁, 2₂-3₂, ..., 2_n-3_n. Die Halbwellendipole 2₁-3₁, 2₂-3₂, ..., 2_n-3_n sind an ihren einander zugewandten Enden an jeweils einen induktiv phasendrehenden Strom­kreis 4₁, 4₂, ... bzw. 4_n mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. miteinander verbunden. Die Verbindung 5 zwischen den einzelnen Paaren 1₁, 1₂, ..., 1_n hat kapazitiven Charakter mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. Auf der Seite der End-Halbwellendipole 2₁, 3_n ist auf derselben Achse 0-0 je ein Viertelwellen­dipol 6, 7 angeordnet, deren Verbindung 8 mit den Halb­wellendipolen kapazitiven Charakter mit einer Phasenver­schiebung von 60 bis 120° el. aufweist. Das freie Ende des ersten Halbwellendipols 2₁ ist die aktive Herausführung der Antenne, die mit dem Innenleiter einer Koaxialleitung verbunden ist. Die passive Herausführung der Antenne ist das benachbarte Ende des Viertelwellendipols 6, das mit dem geerdeten Außenlieter der Koaxialleitung verbunden ist. Die Herausführungen der Antenne können ebenso vom freien Ende des letzten Halbwellendipols 3_n und dem be­nachbarten Ende des Viertelwellendipols 7 abgeleitet wer­den.

[0010] Die Antenne gemäß Fig. 2 enthält ein Paar 1 von Halbwellen­dipolen 2, 3, die miteinander über einen induktiv phasen­drehenden, als Spule ausgeführten Stromkreis 4 mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. verbunden sind. Auf den Seiten der beiden Enden des Paares 1 ist auf der Achse 0-0 je ein Viertelwellendipol 6 bzw. 7 angeordnet, der an das Paar 1 über eine kapazitive Verbindung 8 mit einer Phasenverschiebung von 60 bis 120° el. angeschlossen ist, die aus dem Luftspalt zwischen den Viertelwellendi­polen 6, 7 und ihren benachbarten Halbwellendipolen 2, 3 besteht. Die aktive Herausführung der Antenne ist vom freien Ende des Halbwellendipols 2 abgeleitet und die passive Herausführung vom benachbarten Ende des Viertel­wellendipols 6. Die aktive Herausführung kann ebenso vom freien Ende des Halbwellendipols 3 und die passive Heraus­führung vom benachbarten Ende des Viertelwellendipols 7 herausgeführt werden.

[0011] Durch unterschiedliche Varianten der Antenne können Antennen­systeme mit mehreren Elementen mit einer geeigneten Ampli­tuden-Phasen-Speisung und Koordinierung zwischen den Ele­menten des Systems gebildet werden.

[0012] Die Antenne arbeitet im Empfangs- oder im Sendebetrieb. Sie stellt eine kolineare Reihe von Halbwellendipolen 2, 3 mit abwechselnd kapazitiver und induktiver Phasenverschie­bung dar, und zwar um je 60 bis 120° el. Die Viertelwellen­dipole 6, 7 haben die Funktion eines koordinierenden Ele­ments.

[0013] Mit der in Fig. 2 dargetellten Antenne, welche mit einem Paar 1 von Halbwellendipolen 2, 3 ausgeführt ist, wird bei einer Phasenverschiebung mit induktivem und kapaziti­vem Charakter von 90° el. im Meterwellenbereich für Fre­quenzen von 160 MHz bis 200 MHz ein Verstärkungsfaktor von 5,7 αB für eine Frequenz von 168 MHz in bezug auf den Halbwellendipol 1 erreicht. Im Dezimeterbereich wird für Frequenzen von 450 MHz bis 540 MHz ein Verstärkungsfaktor 4,4 αB für eine Frequenz von 525 MHz in bezug auf den Halbwellendipol erreicht.

[0014] Die erwarteten Verstärkungsfaktoren bei den unterschied­lichen Ausführungen der erfindungssgemäßen Antenne sind in der Tabelle im Vergleich mit denen der bekannten Antenne am Ende der Beschreibung angegeben.

[0015] Die Analyse der Daten zeigt, daß die Nahwerte der Verstär­kungsfaktoren und ihre entsprechenden wirksamen Oberflächen durch eine erfindungsgemäße Antenne mit einer etwa halb so großen elektrischen Länge erreicht werden.

[0016] Die Antenne weist eine asymmetrische Herausführung auf, was eine direkte Verbindung mit einer asymmetrischen Lei­ tung, z. B. einer Koaxialleitung, ermöglicht. Die Ver­bindung der asymmetrischen Leitung kann auch über ein Koordinationsglied erfolgen.

[0017] Die Antenne kann über ein Symmetrier- und Koordinations­glied auch an eine symmetrische Leitung angeschlossen werden.

Ansprüche

1. Antenne mit n Paaren (1₁, 1₂, ...1_n) von auf einer Achse (0-0) angeordneten Halbwellendipolen (2₁, 3_n), die über je einen induktiv phasendrehenden Stromkreis (4₁, 4₂, ...4_n) miteinander verbunden sind, wobei die aktive Herausführung der Antenne vom freien Ende eines End-Halbwellendipols (2₁) herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seite der End-­Halbwellendipole (2₁, 3_n) auf derselben Achse (0-0) je ein Viertelwellendipol (6, 7) angeordnet ist, daß die passive Herausführung der Antenne vom Ende des Viertel­wellendipols (6 bzw. 7) herausgeführt ist und die Verbin­dung zwischen den Paaren (1₁, 1₂, ...1_n) von Halbwellen­dipolen und zwischen den End-Halbwellendipolen (2₁, 3_n) und ihren entsprechenden Viertelwellendipolen (6, 7) kapa­zitiv ist, und daß die induktive und die kapazitive Phasen­verschiebung je 60 bis 120° el. beträgt.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Phasenverschiebung der induktiv phasen­drehenden Stromkreise (4₁, 4₂, ..., 4_n) 90° el. beträgt.

3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Phasenverschiebung der kapazitiven Verbin­dungen (5, 8) 90° el. beträgt.

Zeichnung