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Dokumentenidentifikation DE4327277C2 03.04.1997
Titel Richtstrahl-Antennenfeld für Fernseh-Rund- und Richtstrahlantennen
Anmelder Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, 81671 München, DE
Erfinder Moll, Ludwig, Dipl.-Ing. (FH), 82399 Raisting, DE
Vertreter Graf, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 81667 München
DE-Anmeldedatum 13.08.1993
DE-Aktenzeichen 4327277
Offenlegungstag 16.02.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse H01Q 21/29
IPC-Nebenklasse H01Q 19/17   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Richtstrahl-Antennenfeld für Fernseh-Rund- und Richtstrahlantennen laut Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Richtstrahl-Antennenfelder dieser Art sind bekannt (UHF- Richtstrahlfeld A87 4992 der Firma Rohde & Schwarz, Datenblatt N4-200 bzw. DE-OS 1 766 581 oder GB 1 295 845). Das Speiseleitungssystem dieser bekannten Richtstrahlfelder, die an Rohr- und Gittermaste angebaut werden, ist mechanisch relativ aufwendig, es besteht aus mehrfach gebogenen Kupfer-Platten, auch in elektronischer Hinsicht ist dieses bekannte Richtstrahlfeld nicht optimal, es besitzt in dem vorgesehenen Gesamtfrequenzbereich von 470 bis 860 MHz relativ schlechte Anpassungs- und Horizontaldiagrammwerte.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Richtstrahl-Antennenfeld dieser Art zu schaffen, das einen preiswerten und stabilen mechanischen Aufbau ermöglicht und trotzdem gute elektrische Eigenschaften besitzt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Richtstrahl-Antennenfeld laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein erfindungsgemäßes Antennenfeld kann sehr einfach und preiswert auch in Massenproduktion hergestellt werden, es gewährleistet auch stets gleichbleibend gute reproduzierbare elektrische Eigenschaften. Die Anordnung des zur Kompensation des Frequenzganges vorgesehenen Parallelschwingkreises in Form einer Koaxial-Kurzschlußleitung unmittelbar in Verlängerung des mit der Koaxialkupplung verbundenen Koaxialleitungsstückes, das einstückig mit diesem auf dem Reflektor befestigt ist, ergibt einen sehr stabilen mechanischen Aufbau, gleichzeitig wird hierdurch auch eine bessere elektrische Kompensation erreicht, da die Kurzschlußleitung durch Verschieben des Kurzschlußschiebers exakt abgeglichen werden kann. Vor allem in Kombination mit den auf der Abdeckhaube angebrachten Metallbelag-Muster werden unerwartet gute elektrische Eigenschaften erzielt, es ist durch entsprechenden Abgleich eine Rückflußdämpfung von -30 dB erreichbar, also optimale Anpassung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau eines Richtstrahl-Antennenfeldes bestehend aus zwei im Abstand von 0,4 bis 0,7 λ (λ = mittlere Betriebswellenlänge des Gesamtfrequenzbandes von 470 bis 860 Mhz) vor einem Reflektor 1 angeordneten λ/2-Dipolen 2 und 3. Jeder Dipol 2, 3 besteht aus zwei tellerförmigen Dipolhälften 4, die Form und Größe dieser Dipolhälften 4 bestimmt die Breite und Konstanz des Horizontaldiagrammes im Gesamtfrequenzband, der gegenseitigen Abstand der beiden Dipole 2 und 3 bestimmt das Vertikaldiagramm. Die Dipolhälften 4 sind über Stützen 5 aus Isoliermaterial am Reflektor 1 befestigt. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 1 die eine Dipolhälfte des Dipoles 3 weggebrochen dargestellt.

Die beiden Dipole 2 und 3 werden gemeinsam über ein Koaxialkabel gespeist, das von der Rückseite des Reflektors 1 an einer dort befestigten Koaxialkupplung 6 anschließbar ist. Diese Koaxialkupplung 6 ist mit einem auf dem Reflektor 1 befestigten Koaxialleitungsstück 7 verbunden, das aus einem Außenleitungsrohr 8 besteht, das in der Mitte 23 mit dem Reflektor 1 galvanisch verbunden ist. In der Mitte 23 zwischen den beiden im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten Dipolen 2 und 3 zweigt ein Koaxialleitungsstück 9 ab, dessen Außenleiter 10 wiederum als Rohr ausgebildet ist und unmittelbar auf dem Rohr 8 befestigt ist. Über diese Abzweigung 23 des Koaxialleitungsstückes 9 hinaus setzt sich das Außenleiterrohr 8 zu einem Kurzschlußleitungsstück 11 fort. Vom Innenleiter 12 des Koaxialleitungsstückes 7 zweigt der Innenleiter 13 des Koaxialleitungsstückes 9 ab, der Innenleiter 12 setzt sich über die Abzweigung 23 hinaus fort und ist im Kurzschlußleitungsstück 11 mit einem Kurzschlußschieber 14 verbunden. Durch Längsverschieben des Kurzschlußschiebers 14 ist die als Parallelresonanzkreis im Abzweigepunkt wirkende Kurzschlußleitung 11 abstimmbar.

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab Details des Übergangs vom Koaxialleitungsstück 9 auf die durch zwei übereinander parallel im Abstand angeordnete Streifenleitungen 15, 16 gebildete symmetrische Leitung. Die beiden Streifenleitungen 15 und 16 werden in einem den Wellenwiderstand bestimmenden gegenseitigen Abstand über dielektrische Stützen 17 parallel zueinander gehalten, die beiden Enden 18 und 19 der oberen Streifenleitung 15 sind unmittelbar an den beiden linken Dipolhälften 4 der beiden Dipole 2 und 3 befestigt, die Enden 20, 21 der darunter geführten Streifenleitung 16 sind mit den beiden rechten Dipolhälften 4 der Dipole 2 und 3 verbunden. Die Dipolhälften 4 mit den sie verbindenden Streifenleitungen 15 bzw. 16 sind einstückig aus einem Aluminiumblech ausgeschnitten und durch Prägen geformt. Die Mitte der oberen Streifenleitung 15 ist mit dem Innenleiter 13 des Koaxialleitungsstückes 9 verbunden, die untere Streifenleitung 16 mit dem Außenleiter 10, wie dies Fig. 2 zeigt. Zusätzlich ist an diesem Übergang zwischen Koaxialleitungsstück und symmetrischer Leitung noch ein U-förmiger Symmetrierbügel 22 vorgesehen, der mit der Verbindungsstelle zwischen Innenleiter 13 und Streifenleitung 15 verbunden ist und dessen Enden mit dem Rohr 8 des unterhalb der Streifenleitungen 15, 16 geführten Koaxialleitungsstückes 7 bzw. mit dem Reflektor 1 galvanisch verbunden sind. Die Anordnung nach Fig. 2 wirkt als Symmetrierglied.

Das gesamte Antennenfeld ist mit einer Haube 25 aus Kunststoff, vorzugsweise Fiberglas, abgedeckt, die in Fig. 1 abgehoben dargestellt ist. Ihr Rand 26 ist mit dem Rand des Reflektors 1 verschraubbar. Die Höhe der Haube 25 ist so gewählt, daß im aufgesetzten Zustand ihre im wesentlichen ebene Oberseite 27 in einem Abstand von etwa 0,16 λ oberhalb der Dipolhälften 4 liegt. Auf der Innenseite der Haube 25 sind in dem Bereich zwischen den im Rechteck zueinander angeordneten Dipolhälften 4, also im Bereich oberhalb des vom Reflektor 1 nach oben abzweigenden Koaxialleitungsstückes 9, in einem vorbestimmten Muster verteilt kleine Metallbelag-Bereiche vorgesehen. Die kleinen quadratischen Metallbelag-Bereiche 28 besitzen beispielsweise eine Seitenlänge von 0,09 λ und sind in einem gegenseitigen Abstand von nur etwa 0,02 λ in einem in Fig. 1 dargestellten Muster auf der Innenseite der Haube 25 angeordnet. Der Abstand dieser in einem ausgewählten Muster verteilten Metallbeläge 28 von den Dipolhälften 4 und die Musterverteilung wird empirisch so gewählt, daß auch im oberen Frequenzbereich das Horizontaldiagramm die gleiche Breite besitzt wie im unteren Frequenzbereich. Durch diese Metallbeläge wird also eine konstante Diagrammbreite im Gesamtfrequenzband erzielt. Die Metallbeläge 28 werden vorzugsweise durch Aufspritzen eine Metall-Lackes (Leitsilber) auf der Innenseite der Haube 25 aufgebracht.

Fig. 1 zeigt ein einfaches nur aus zwei Dipolen bestehendes Richtstrahl-Antennenfeld, mit dem gleichen Aufbau des Speiseleitungssystems kann jedoch auch ein aus ingesamt vier nebeneinander angeordneten Dipolen bestehendes größeres Richtstrahlfeld aufgebaut werden, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Dazu ist es nur erforderlich, den Reflektor 1 entsprechend zu verlängern und dort nochmals die Dipolanordnung 2, 3 zu wiederholen und diese über das beschriebene Speiseleitungssystem zu speisen, wie dies gestrichelt durch das mit der gleichen Koaxialkupplung 6 verbundene Koaxialleitungsstück 7&min; angedeutet ist. Die Wellenwiderstandsanspassung der beiden Leitungen erfolgt durch entsprechende Dimensionierung der Innenleiter 12, 12&min;.

Der Reflektor 1 besteht vorzugsweise aus nichtrostendem Edelstahl, die Schutzhaube aus Fiberglas, die Dipolhälften 4, die Außenleiterrohre 8, 10 und die Streifenleitungen 15, 16 aus wetterbeständigem Aluminium, die Innenleiter 12, 13 vorzugsweise aus versilbertem Messing. Die tellerförmigen Dipolhälften 4 sind über Schrauben an den Stützen 5 befestigt.


Anspruch[de]
  1. 1. Richtstrahl-Antennenfeld für Fernseh-Rund- und Richtstrahlantennen mit zwei im Abstand voeneinander vor einem Reflektor (1) angeordneten Dipolen (2, 3), die aus tellerförmigen Dipolhälften (4) bestehen und von einer Koaxialkupplung (6) aus über ein Koaxialleitungsstück (7), ein Symmetrieglied (22) und eine von diesem Symmetrieglied zu den Dipolen (2, 3) führende symmetrische Leitung (15, 16) gespeist sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) der Außenleiter des mit der Koaxialkupplung (6) verbundenen Koaxialleitungsstückes (7) ist als Rohr (8) ausgebildet und auf dem Reflektor (1) befestigt;
    2. b) an dem von der Koaxialkupplung (6) abgewandten Ende des Koaxialleitungsstückes (7) zweigt ein Koaxialleitungsstück (9) vom Reflektor (1) weg in den Raum zwischen den beiden Dipolen (2, 3) ab;
    3. c) das Rohr (8) des Koaxialleitungsstückes (7) mit dem zugehörigen Innenleiter (12) ist über die Abzweigung (23) des abzweigenden Koaxialleitungsstückes (9) hinaus verlängert und bildet ein Kurzschlußleitungsstück (11);
    4. d) die symmetrische Speiseleitung für die beiden Dipole (2, 3) ist durch zwei im Abstand übereinander und parallel zueinander angeordneter Streifenleitungen (15, 16) gebildet, die im gleichen Abstand vom Reflektor (1) wie die Dipole (2, 3) oberhalb des Außenleiterrohres (8) angeordnet sind, wobei die Enden (18, 19) der einen Streifenleitung (15) mit den einen Dipolhälften und die anderen Enden (20, 21) der anderen Streifenleitung (16) mit den anderen Dipolhälften der beiden Dipole (2, 3) verbunden sind, während die Mitte der einen Streifenleitung (15) mit dem Ende des Innenleiters (13) und die Mitte der anderen Streifenleitung (16) mit dem Außenleiter (10) des abzweigenden Koaxialleitungsstückes (9) verbunden sind;
    5. e) am Verbindungspunkt zwischen Innenleiter (13) und oberer Streifenleitung (15) ist ein Symmetrierbürgel (22) befestigt, der zu beiden Seiten des abzweigenden Koaxialleitungsstückes (9) parallel zu diesem nach unten bis zum Reflektor (1) geführt und mit diesem galvanisch verbunden ist;
    6. f) das ganze Antennenfeld ist mit einer am Rand des Reflektos (1) befestigten Wanne (25) aus Kunststoff abgedeckt;
    7. g) am Boden (27) dieser Wanne (25) ist im Bereich zwischen den im Rechteck angeordneten Dipolen (2, 3) ein Metallbelag-Muster (28) vorgesehen.
  2. 2. Richtstrahl-Antennenfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Reflektor (1) zwei weitere Dipole (2, 3) mit gleicher Speiseleitungsanordnung angeordnet sind, wobei die jeweiligen Enden der beiden auf dem Reflektor (1) befestigten Koaxialleitungsstücke (7, 7&min;) mit einer gemeinsamen Koaxialkupplung (6) verbunden sind.
  3. 3. Richtstrahl-Antennenfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbelag-Muster (28) durch Metall-Lackflächen auf der Innenseite der Wanne (25) gebildet sind.






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