DE1616535A1

DE1616535A1 - antenna

Info

Publication number: DE1616535A1
Application number: DE19671616535
Authority: DE
Inventors: Herwig Hartenberger; Manfred Uhlmann
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-07-14
Filing date: 1967-07-14
Publication date: 1971-07-22

Description

11 A n t e n n e 't Die Erfindung betrifft eine Antenne, die aus mindestens einem Mono- oder Dipol und mindestens einem Parasitärstrahler besteht. Eine derartige Antenne wird vorwiegend im Meter- bis Dezimeter-Wellenbereich als Sende- und Empfangsantenne benutzt. Die Parasitärstrahler bestehen hierbei aus Stäben, die in der Hauptstrahlungslängsachse in vorgegebenem gegenseitigen Abstand zum Mono- bzw. Dipol angeordnet sind und durch Wahl deren Länge ihre Funktion als Direktor oder Rei.lektor erzielt ist. Wird der Parasitärstrahler etwas größer als Wellenlänge lang gewähltt so wirkt er als Reflektor, beträgt seine Länge etwas weniger als Wellenlängot so wirkt er als Direktor. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne anzugeben, deren Richtdiagramm eine relativ schwache Bündelung3-schärfe aufweist und mit extrem geringem wirtschaftlichen Aufwand in einer Ebene schrittweise elektronisch schwenkbar imt. Die Verwendung der bekannten Richtantennen mit elektronisch ach-vrenkbarem Richtdiagramm, bei denen mehrere Strahlerelememte benützt worden und diesen im Sendefall die Sendeenergie mIt versc.hiedener einstellbarer Phasenlage zugefÜhrt wird, scheidet zur Lösung dieser Aufgabe wegen den relativ hohen erforwirtschaftlichen Aufwandes aus.11 A ntenne 't The invention relates to an antenna consisting of at least one mono- or dipole and at least one Parasitärstrahler. Such an antenna is mainly used as a transmitting and receiving antenna in the meter to decimeter wave range. The parasitic radiators consist of rods which are arranged in the main longitudinal axis of the radiation at a predetermined mutual distance from the monopole or dipole and their function as a director or reflector is achieved by choosing their length. If the parasitic radiator is slightly larger than Wavelength chosen long so it acts as a reflector, its length is a little less than He works as a director. The invention is based on the object of specifying an antenna whose directional diagram has a relatively weak focus and sharpness and can be electronically pivoted step by step in one plane with extremely little economic outlay. The use of the known directional antennas with an electronically pivotable directional diagram, in which several radiator elements have been used and the transmission energy is supplied to them with different adjustable phase positions when transmitting, is ruled out for solving this task because of the relatively high economic effort required.

Die Erfindung besteht bei einer Antenne der eingangs gena;inten Art darin, daß die elektrisch wirksame Länge (effektive Länge) des Parasitärstrahlers veränderbar ist. Durch diese Verändarung ist die Funktion des Parasitärstrahlers wahlweise veränderbar; er ist bei Wahl einer größeren Länge als Wellenlänge als Reflektor und bei Wahl einer kleineren Länge als Vellenlänge als Direktor wirksam. Durch Wahl eines verschieden großen Abstandes seiner Länge von Wellenlänge ist darübe inaus der Grad seines Einflusses auf die Bündelungsachärfe der Antenne vorgebbar. bzw. eines Talenkops Sei Ausbildung des Parasitärstrahlers nach Art cinur Posauno / ist die erfindungsgemäße Antenne in manchen Fällen auch vcrteilhaft durch eine mechanische Änderung der Länge des Parasitärstrahlers in ihrem Strahlungsdiagramm veränderbarl oberohl die elektronische Änderung der Länge des Parasitärstrahlers der erfindungsgemäßen Antenne in-den meisten Anwandt=gofällen vorzuziehen ist.In the case of an antenna of the type mentioned at the outset, the invention consists in that the electrically effective length (effective length) of the parasitic radiator can be changed. With this change, the function of the parasitic radiator can optionally be changed; when choosing a length greater than Wavelength as a reflector and, if a shorter length is selected, than Vellenlänge effective as a director. By choosing a different size distance of its length from In addition, the wavelength can be specified as the degree of its influence on the focus of the antenna. or a talenkop Be training of the parasitic radiator according to the cinur Posauno style / In some cases, the antenna according to the invention can also be changed advantageously by a mechanical change in the length of the parasitic radiator in its radiation diagram, although the electronic change in the length of the parasitic radiator is preferable to the antenna according to the invention in most cases.

Für den Abstand den Parasitärstrahlero-zum Mono- bzw. Dipol liegt der günsti ste Wert etwa bei 012 Betriebawellenlänge).For the distance between the parasitic radiator and the mono- or dipole lies the most favorable value around 012 operating wavelength).

Anhaiid der Abbildungen 'seien vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Zrfindung zu deren näheren Erläuterung im einzelnen be- schrieben.Anhaiid the pictures' are advantageous embodiments of the Zrfindung attributed to their more detailed explanation in detail loading.

Die in Figur la gezeigte Antenne nach der Erfindung besteht aus einem vertikal zur Grundfläche 1 ausgerichteten Monopol 2 der Länge Im Abitand von etwa 0t2 X in entgegengesetzter Richtung zur gewünschten Hauptstrahlungsrichtung befindet sich ein gleichfalls vertikal zur Grundfläche 1 ausgeriehteter Parasitärstrahler 3, der infolge selner gewählten Länge von größer als als Reflektor fungiert. Mit 4 ist der Speiseanschluß des Monopols bezeichnet. Die Antenne nach-Figur ja erzeugt ein grob gebündeltes Strahlungsdiagramm in Richtung den Pfeilen 5. Bildet man unter gleichen Voraussetzungen den Parasitärstrahler 3 kürzer als aus? so *wirkt er als Direktor. Dieser Fall ist in Figur ib darzestellts wo der Parasitärstrahler mit 5 bezeichnibt ist. In diesem Fall ergibt sieh eine Hauptstrahlungsrichtung in Ilie'.ritung des Pfeilen 6. The antenna shown in Figure la according to the invention consists of a vertically aligned to the base 1 monopole 2 of the length A parasitic radiator 3, which is also aligned vertically to the base area 1 and which, as a result of the selected length, is greater than acts as a reflector. 4 with the feed connection of the monopoly is designated. The antenna according to the figure produces a coarsely bundled radiation diagram in the direction of the arrows 5. If, under the same conditions, the parasitic radiator 3 is shorter than the end? so * he acts as a director. This case is shown in FIG. 1b, where the parasitic radiator is denoted by 5 . In this case you see a main direction of radiation in the direction of the arrow 6.

Im Sinne der Erfindung ist zur wahlwelnen Änderung der Haupt. strahlungsrichtung der in Figur la und ib gezeigten Antennen nicht ein Austausch der Parasitärstrahler 3 und 5 ertorderlieJ't sondern es genügt eine mechanische oder elektrische Änderung von deren Länge, wodurch die gewünschte Funktionaumwandlung des Parasitärstrahlers durchführbar ist. Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 2 ist hierzu in einer Höhe h d Über der Grundfläche 1 ein hochohmiges Zwischenstück in dem Parasitärstrahler 6 eingefügti wodurch eine elektrische Trennstelle 7 erzeugt wird. Der untere Teil des Paramitärstrahlern 6 ,wirkt nunmehr als Direktor, da gewählt istg während der ober Teil den Parasitärstrahlern 6 gegenüber seinem unte. ren Teil zu kurz ist, um das Strahlungsfeld der genannten Antenne nennenswert zu beeinflussen. Der unterteilte Parasitär. strahler 6 verhält sich in #einer Gesamtheit daher als Direktor, und es ergibt sich demzufolge eine wiederum durch den Pfeil angedeutete Hauptstrahlungsrichtung. Als hochohmige Zwischenstückel die selbstverständlich nicht nur an einer, sondern auch an mehreren Stellen# beispiels-,weise auch am unteren Teil den Parasitärstrahlere 61 einSefügt werden können, kommen elektrische Isolatoren in Frage# die mechanisch in die jeweilige Trennstelle einsetzbar sind; meist ist es jedoch vorteilhafter, als Zwimchenstücke Schaltdioden vorzuseheng wodurch die Reflektor. oder Direktorfunktion des Parasitärstrahlers mittels einer Steuerspannung, die die Schaltdiode vom leitenden in den nichtleitenden Zustanc# umschaltety fernsteuerbar wird.For the purposes of the invention, the main change is optional. radiation direction of the antennas shown in Figure la and ib does not require an exchange of the parasitic radiators 3 and 5 but a mechanical or electrical change in their length is sufficient, whereby the desired functional conversion of the parasitic radiator can be carried out. In the exemplary embodiment of the invention according to FIG. 2, a high-resistance intermediate piece is inserted into the parasitic radiator 6 at a height hd above the base area 1 , whereby an electrical separation point 7 is generated. The lower part of the paramitary radiator 6 now acts as a director there is selected while the upper part of the parasitic radiators 6 compared to its lower. ren part is too short to significantly influence the radiation field of the antenna mentioned. The subdivided parasitic. Emitter 6 therefore behaves as a director as a whole, and there is consequently a main radiation direction again indicated by the arrow. As high-resistance intermediate pieces, which of course can be inserted into the parasitic radiator 61 not only at one but also at several points # for example, also at the lower part, electrical insulators come into question # which can be mechanically inserted into the respective separation point; In most cases, however, it is more advantageous to provide switching diodes as intermediate pieces, thereby creating the reflector. or director function of the parasitic radiator by means of a control voltage, which the switching diode can be remotely controlled from the conductive to the non-conductive state.

Figur 3 zeigt in Analogie zu Figur 2 die Verwendung einer Schaltdiode 8 als hochohmiges Zwiachenstück, die durch eine an die Klemmen 9 über einen Schalter 10 anlegbare Steuer-, spannung umschaltbar ist.In analogy to FIG. 2, FIG. 3 shows the use of a switching diode 8 as a high-resistance intermediate piece which can be switched over by a control voltage which can be applied to the terminals 9 via a switch 10.

Bei der Zuführung dieser Steuerspannung zur Schaltdiode muß jedoch darauf geachtet werden, daß durch die Steuerspannungsleitung keine Störung den Antennenfelden erzeugt wird. Um eine derartige Störung zu verhindern, ist es zweckmäßig, wie in Figur 4 Suzeigt, die GleichspannungszufÜhrung mit einer an sich bekannten 11 zu versehen. Figur 5 zeigt eine mit d.er AusfÜhrungsform der Erfindung nach Figur 4'vergleichbare Ausführungsform der Erfindungt bei der die allerdings- entfallen ist und dafür die SteuerapannungszufÜhrung über den Direktorteil des Paraaltärstrahlern 6 erfolgtg der in seinem oberen Teil elektrisch gegeneinander isoliert und einseitig kapazitiv mittels eines Kondensators 12, der infolge seiner hohen Kapazität bei der Betriebawellenlänge einen sehr geringen Blindwiderstand aufweistl an die GrundMäche 1 angeschlossen Ist. In diesem Fall sind als Ersatz der Diode 8 jedoch zwei gegensinnig Sepolte Schaltdioden 13 und 14 in der aus Figur 5 ersichtlichen Weise vorzusehen.When this control voltage is supplied to the switching diode, however , care must be taken that the control voltage line does not cause any interference in the antenna fields. In order to prevent such a disturbance, it is expedient, as shown in FIG 11 to be provided. FIG. 5 shows an embodiment of the invention which is comparable with the embodiment of the invention according to FIG However, the control voltage supply is omitted and instead the control voltage supply takes place via the director part of the parallel radiator 6, which in its upper part is electrically isolated from each other and capacitively on one side by means of a capacitor 12 which, due to its high capacitance at the operating wavelength, has a very low reactance, is connected to the base area 1 . In this case, the diode, however, are 8 provide two oppositely Sepolte switching diodes 13 and 14 in the manner shown in Figure 5, as a replacement.

Die anhand der bisherigen Figuren beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lassen sich prinzipiell auch als Dipol-Antennen ausbildent so daß bequem eine elektronisch gesteuerte Strahlschwenkung bei schwachbleibenden Strahlungsdiagrammen au-ch mit horizontaler Feldpolarisation realisierbar ist. Besonders bewährt hat sich in der Praxis eine Antenne nach der Erfindung gemäß Figur 6 zum Überwachen der vier Azimutquadranten im Frequenzbereich um 400 MHz. Diese Antenne besteht aus einem über einer metallischen Grundfläche 1 vertikal errichteten 2, zu dem vier Parasitärstrahler 15 bis-18 im Abstand von 092 konzentrisch angeordnet sind, Diese Parasitärstrahler 15 bis 18 sind aus der in Figur 5 erstchtlichen Weise aufgebaut. Schaltet man alle vier Parasitärstrahler 15 bis 18 auf Direktorbetrieb, so zeigt die Antenne nach Figur 6 in ihrer AZ-imutebene ein nahezu rotationssymmetrisches Strahlungediagrammg in dem Intensitätzschwankungen von lediglich t 1 dB auftreten, Steuert man die Schaltdioden in den Parasitärstrahlern nun so &mg daß jeweils zwei Reflektorelemente zwei Direktorelementen gegenüberstehen, so erzeugt die Antenne nach Fia- r tju 6 eine einseitig gerichtete Strahlungskeule, deren Strahlungsmaxinlum in Richtung der Direktoren weist. Die Flalbieertsbreite dieser Strahlungskeule liegt bei etwa 100 ihre Vor-Rück-Dämpfung bei ca. 16 dB. Im' Vergleich zum Rundstrahlbetrieb reaultiert bei Umschaltung.auf Sektorausleuchtung eine Steigerung des Antennengewinns um etwa 4 dB.The embodiments of the invention described on the basis of the previous figures can in principle also be designed as dipole antennas so that electronically controlled beam swiveling can also be conveniently implemented with horizontal field polarization in the case of radiation diagrams that remain weak. An antenna according to the invention according to FIG. 6 has proven particularly useful in practice for monitoring the four azimuth quadrants in the frequency range around 400 MHz. This antenna consists of one erected vertically over a metallic base area 1 2, are disposed to the four Parasitärstrahler 15 to-18 at a distance of 092 concentrically This Parasitärstrahler 15 to 18 are composed of the erstchtlichen in Figure 5 manner. If one switches the four Parasitärstrahler 15 to 18 on director mode, the antenna is shown in FIG 6 in its AZ-imutebene a nearly rotationally symmetrical Strahlungediagrammg in the Intensitätzschwankungen of only t 1 dB occur By controlling the switching diodes in the Parasitärstrahlern now SO mg that two If reflector elements are opposite two director elements, the antenna according to Fia tju 6 generates a radiation lobe directed in one direction, the radiation maximum of which points in the direction of the directors. The Flalbieertsbreite this lobe is their front-rear attenuation at about 16 dB at about 100th In comparison to omnidirectional operation, switching to sector illumination results in an increase in antenna gain of around 4 dB.

Claims

P atentan ap r U ch 9 1. Antenna which consists of at least one monopole or dipole and at least one parasitic radiator (director or reflector), characterized in that the electrically effective length (effective length) of the parasitic radiator for optionally influencing its function and Effectiveness is changeable.

2. Antenna according to claim il, characterized in that the electrical length of the parasitic radiator can be changed without influencing its mechanical length by inserting a high-resistance intermediate piece at at least one predetermined point (Fig. 2). 3. Antenna according to claim 21, characterized in that a switching diode (8) is provided as an intermediate piece, which by a control voltage from the conductive to the non-conductive. the state can be switched. ho antenna according to claim 3, characterized in that the DC voltage supply for the switching diodes with a per se known (11) operating wavelength) is provided. 5. Antenna according to one of claims 1 to, characterized in that when a vertical radiator is used as a monopole or dipole, a plurality of vertical parasitic radiators whose electrical length can be changed are arranged concentrically around the vortical radiator (Fig. 6).