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. 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:
- a) der Außenleiter des mit der Koaxialkupplung (6)
verbundenen Koaxialleitungsstückes (7) ist als
Rohr (8) ausgebildet und auf dem Reflektor (1)
befestigt;
- 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;
- 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);
- 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;
- 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;
- f) das ganze Antennenfeld ist mit einer am Rand des
Reflektos (1) befestigten Wanne (25) aus Kunststoff
abgedeckt;
- g) am Boden (27) dieser Wanne (25) ist im Bereich
zwischen den im Rechteck angeordneten Dipolen
(2, 3) ein Metallbelag-Muster (28) vorgesehen.
- 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. 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.
|
|
Patent Zeichnungen (PDF)
|