DE2243493A1

DE2243493A1 - Richtantenne aus mehreren einzelstrahlern

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Publication number: DE2243493A1
Application number: DE19722243493
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Prof Dr Meinke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-05
Filing date: 1972-09-05
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2198281A1; FR2198281B3

Description

Richtantenne aus mehreren Einzelstrahlern

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne, die aus mehreren Einzelstrahlern kombiniert ist. Das bekannteste Beispiel sind Einzelstrahler, die in einer Ebene oder Zylinderfläche so angeordnet und mit Strömen solcher Amplitude und Phase gespeist sind, daß eine vorgeschriebene Richtwirkung entsteht. Die Erfindung bezieht sich speziell auf solche Anordnungen, bei denen die Strahlungszentren der Einzelelemente auf einer Geraden oder auf mehreren parallelen Geraden liegen und die auf der gleichen Geraden liegenden Einzelstrahler eine Gruppe mit gemeinsanier Speiseleitung bilden. Es ist bekannt, daß man derartige Flächenstrahler aus Dipolen oder dipolähnlichen Einzelstrahlern (z.B. Faltdipolen) aufbaut. Solche Anordnungen sind als Dipolwand bekannt; vgl. z.B. Meinke Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Abschnitt H 23; 3.Aufl. Springer-Verlag 1963. Die jeweils auf der gleichen Geraden übereinander oder nebeneinanderliegenden Dipole werden dabei als Gruppe zusammengefaßt, und alle Elemente der Gruppe besitzen die gleiche Speiseleitung, der sie an verschiedenen Stellen parallelgeschaltet sind; vorhergehendes Zitat Abb.23.1ο.

Die Erfindung betrifft eine neuartige und vorteilhafte Form einer Gruppe aus Einzelstrahlern, deren StrahlungsZentren auf einer Geraden liegen und eine gemeinsame Speiseleitung besitzen. Diese Gerade wird im Folgenden die "tragende Gerade" genannt. Von jedem StrahlungsZentrum geht eine Teilwelle aus. Durch Überlagerung der Teilwellen der Gruppe entsteht die Richtwirkung der Gruppe. Die allen StrahlungsZentren gemeinsame Speiseleitung muß die Einzelstrahler mit Strömen solcher Amplitude und Phase speisen, daß die Summe der Teilwellen eine vorgeschriebene Richtwirkung ergibt.

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Die später noch beschriebenen Vorteile der Antenne nach der Erfindung gegenüber bisher bekannten Richtantennen der genannten Art beruhen darauf, daß keine elektrischen Dipole, sondern stromdurchfossene Leiterschleifen als Strahler verwendet werden. Während die Impedanzen elektrischer Dipole relativ hoch sind und die Dipole daher parallel zur Speiseleitung geschaltet werden, sind die Impedanzen von Stromschleifen relativ klein, und die Stromschleifen werden daher erfindungsgemäß in Serie zur Speiseleitung geschaltet. Fig.l zeigt das Schema einer Gruppe nach der Erfindung. Die Speiseleitung besteht aus einem durchgehenden Leiter 1 und einem unterbrochenen Leiter 2. In den Unterbrechungsstellen des Leiters 2 liegen die strahlenden Leiterschleifen 3.

Die Leiterstücke 2 stellen verlustfreie Vierpole dar, die eine bestimmte Phasendrehung und Impedanztransformation erzeugen, so daß die für die Richtwirkung der betreffenden Antenne erforderliche Speisung der einzelnen Strahlungszentren eintritt. Die Leiterstücke 2 können zusammen mit dem Leiter 1 in manchen Fällen homogene Leitungen bilden, in anderen Fällen inhomogene Leitungen, auch solche mit eingebauten Blindwiderständen je nach Aufgabenstellung.

Eine Anordnung nach Fig.l hat folgende Vorteile gegenüber bisher bekannten Anordnungen mit elektrischen Dipolen:

1. Unsymmetrische, abgeschirmte Speiseleitung: Elektrische Dipole sind symmetrisch aufgebaut. Sie benötigen daher eine symmetrische Speiseleitung oder bei Speisung mit unsymmetrischen Leitungen relativ komplizierte Symmetrierglieder. Die Stromschleifen nach der Erfindung gestatten die Verwendung unsymmetrischer Speiseleitungen, weil einer der beiden Leiter (1 in Fig.l, Außenleiter genannt) ohne Unterbrechnung durchläuft. Der Außenleiter wird so geformt, daß er den Leiter 2 (Innenleiter genannt) wie eine Abschirmung umgibt. Die bei symmetrischen Leitungen bekannten Schwierigkeiten, z.^. mangelnde Abschirmung nach außen oder Störbarkeit der Symmetrie, fallen dann fort. Dies ist besonders des-

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« "2 —

halb wichtig, weil größere Richtantennen mit vielen Einzelstrahlern eine sehr definierte und exakt berechenbare Speisung der Einzelstrahler verlangen, wenn sie die verlangte hohe Richtwirkung erreichen sollen.

Einfachere Montage: Die Montage einer symmetrischen Leitung ohne Störung der Leitungswellen ist stets schwierig, während man den Außenleiter einer unsymmetrischen Leitung außen auch mit metallischen Haltern montieren kann, ohne mit dem Wellenfeld der Leitung in Berührung zu kommen. Ein elektrischer Dipol benötigt auch einen Mindestabstand von allen benachbarten Metallteilen, die sein elektrisches Feld kurzschließen würden, während eine strahlende Leiterschleife in der unmittelbaren Nähe von Leitern montiert sein kann, weil magnetische Felder parallel zur Oberfläche von Leitern existenzfähig sind. Also ist auch die Montage der Leiterschleifen nach der Erfindung einfacher und hinsichtlich des Wellenfeldes definierter als bei elektrischen Dipolen, weil die Leiterschleife in unmittelbarer ixiähe des Außenleiters der Speiseleitung montiert werden kann und der Außenleiter mit kleinstmöglichen Isolatoren die mechanische Halterung der Einzelstrahler übernehmen kann.

Außenleiter als Reflektor: Wenn der Außenleiter 1 in Feld der stromdurchflossenen Leiterschleifen liegt, fließen auf dem Leiter 1 zusätzliche Ströme des Wellenfeldes. Der Leiter 1 ist also an der Formung des Wellenfeldes beteiligt. Dies führt zu definierten Feldzuständen, wenn der Leiter 1 so gestaltet ist, daß er als Außenleiter den Leiter 2 nach außen hin abschirmt, z.B. "nach Fig. 4 bis 6. Dann fließen auf der dem Leiter 2 zugewandeten Oberfläche (Innenseite)des Leiters 1 die Ströme der Speiseleitung und unabhängig davon, durch den Skineffekt getrennt, auf der dem Leiter 2 abgewandten Oberfläche (Außenseite) des Leiters 1 die von der stromdurchflossenen Leiterschleife 3 induzierten Ströme des Wellenfeldes. Der Leiter 1 wirkt bei passender Formgebung als ein Reflektor, den jede Richtantenne benötigt und der bei Antennen mit elektrischen Dipolen zusätzlich in geeignetem Abstand von den Dipolen angebracht werden müßte. Ein wei-

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terer Vorteil der Antenne nach der Erfindung besteht darin, daß diese Anordnung eine Streifenleitungstechnik ermöglicht, wie sie in der folgenden Beschreibung erläutert wird. Dies bedeutet eine sehr einfache und sehr genaue Herstellung einer Strahlergruppe mit vielen StrahlungsZentren, insbesondere bei Mikrowellen.

In den nachfolgend genannten Figuren ist die weitere Ausbildung der Erfindng unter Verwendung einer Streifenleitungstechnik dargestellt.

Fig.2 Anordnung mit flächenhaftem Leiter 1

Fig.3 Querschnitt zur Fig.2 mit Schleife in der Leitungsebene (a) und Schleife in Schrägstellung (b)

Fig.4 Außenleiter mit U-förmigem Querschnitt

Fig.5 Anordnung auf dielektrischer Platte in Streifen-. leitungstechnik

Fig.6 Querschnitt zu Fig.5 mit einseitiger (a) und beiderseitiger Abschirmung der gedruckten Schaltung

Fig.7 Gemeinsamer Außenleiter für zwei Gruppen mit einer Speiseleitung

Fig.8 Gemeinsamer Außenleiter für zwei Gruppen mit zwei Speiseleitungen

Fig.9 Gemeinsamer Außenleiter für zwei Gruppen in Streifenleitungstechnik, bei der die Leiterschleifen der Gruppen an zwei verschiedenen Kanten des Außenleiters liegen

Fig.Io Gemeinsamer Außenleiter für zwei Gruppen in Streifenleitungstechnik, bei der die Leiterschleifen der beiden Gruppen an der gleichen Kante des Au^enleiters liegen

Fig.11 Seitenansicht zur Fig.Io mit versetzten Gruppen

Fig.12a Einbuchtung des Außenleiters im Resonanzfall mit Stromkreisen

Fig.12b Impedanz der Leiterschleife 3 der Fig.12a in Abhängigkeit von der Frequenz

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Fig.13 Ersatzschaltung dar Speiseleitung mit den Impedanzen Z der'Leiterschleifen und den Zwischenleitungen L

Fig.14 Verkürzter Innenleiter der Zwischenleitungen

Fig.15 Außenleiter mit Einbuchtungen und geradliniger Speiseleitung

Fig.16 Außenleiter mit Einbuchtungen an zwei Kanten

Fig.17 Mittenspeisung

Fig.18 Kompensationsblindwiderstände

Fig.19 Kompensationsschaltung

Fig.20 Serienkapazitäten im Speisesystem

Fig.21 Parallelinduktivität der Speiseleitung

Fig.22 Strahlergruppe mit Reflektorebene

Fig.23 Strahlergruppe mit Reflektorkasten

Fig.24 2 Strahlergruppen nebeneinander

Fig.2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schemas der Fig.l, bei dem der Leiter 1 eine leitende, ebene Fläche ist, zu der der Innenleiter 2 der Speiseleitung in geringem Abstand parallel liegt. Hierbei ist der Leiter 1 so breit, daß er nur den Teil 2 des Innenleiters überdeckt, der Leitungscharakter hat, während die strahlenden Elemente (Leiterschleifen 3) über den Rand des Leiters 1 hinausragen. Fig.3 zeigt einen Querschnitt dieser Anordnung, und zwar Fig.3a den Fall, in dem die Schleife 3 parallel zur Ebene des Leiters 1 liegt, und Fig.3b den Fall, in dem die Ebene der Schleife 3 schräg zur Ebene, des Leiters 1 liegt, Beide Anordnungen geben unterschiedliche Richtwirkung, weil bei Stromschleifen die Nullstelle der Strahlung senkrecht zur Schleifenebene liegt.

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Eine bessere Abschirmung des Innenleiters 2 ergibt ein Aussenleiter 1 mit U-förmigem Querschnitt nach Fig.4.

Fig.5 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Anordnung von Fig.2 in der Aufsicht und Fig.6 den zugehörigen Querschnitt. Eine dielektrische Schicht 4 hinreichender Breite trägt auf der einen Seite den Leiter 1, dessen Breite geringer ist als die Breite der Schicht 4. Auf der anderen Seite der Schicht liegen die Leiter 2 und 3 so, daß die Schleifen 3 aus dem Leiter 1 genügend weit herausragen. Bei dieser Anordnung können die Leiter 1 bis 3 auf der dielektrischen Schicht nach bekannten Verfahren gedruckt werden, so daß ein besonders einfaches Herstellungsverfahren möglich wird. Falls eine bessere Abschirmung der Speiseleitung gewünscht wird, wird man die sogenannte Triplate-Technik verwenden und wie im Querschnitt der Fig.6b den Innenleiter 2 zwischen 2 dielektrische Platten 4 und 4a legen und auf der äußeren Seite der Platte 4a den Leiter la als Gegenstück zum Leiter 1 (vorzugsweise in gleicher Form)anbringen. Leiter 1 und la sind leitend verbunden, z.B. wie in Fig.4.

Fig.7 zeigt eine Variation der Fig.5, bei der die Schleifen abwechselnd an beiden Kanten des Leiters 1 austreten und die Zwischenleitungen 2 je zwei aufeianderfolgende, auf verschiedenen Seiten des Leiters 1 liegende Schleifen 3 verbinden. Betrachtet man zwei aifei η and erfolgende Schleifen 3 zusammen als einen Einzelstrahler der Gruppe, so hat diese Strahlergruppe eine gewisse Breitenausdehnung, die in Abhängigkeit von der Breite a des Leiters 1 und von der Phasendifferenz der Ströme in den beiden aufeinanderfolgenden Leiterschleifen 3 eine ausgeprägtere Richtwirkung besitzt als eine einfache Reihe nach Fig.5.

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Da bei hohen Frequenzen durch den Skineffekt die beiden Oberflächen eines ebenen Leiters elektrisch voneinander getrennt sind, kann man nach dem Schema der Fig.8 den gleichen Leiter als gemeinsamen Außenleiter für 2 getrennte Speisesysteme (2 und 2a in Fig.8) verwenden. Dies führt zu einer Vereinfachung des Aufbaus, wenn zwei benachbarte Strahlergruppen einen hinreichend kleinen Abstand haben. Unter Verwendung der in Fig.5 dargestellten Technik hat ein solcher Aufbau den in Bild 9 dargestellten Querschnitt mit einem ebenen Leiter 1 und zwei dielektrischen Platten 4 und 4a auf beiden Seiten des Leiters 1. Die Leiter 2 und 3 bilden auf der einen dielektrischen Platte das eine Leitersystem wie in Bild 6a, die Leiter 2a und 3a auf der zweiten dielektrischen Platte das entsprechende zweite Leitersystem. Die Leiterschleifen 3 und 3a liegen beispielsweise an gegenüberliegenden Kanten des Leiters 1, um die beiden Strahlergrappen möglichst zu entkoppeln. Die Anordnung von 2 Leitersystemen kann auch nach dem Querschnitt von Fig.Io erfolgen, in dem beide strahlenden Leiterschleifen 3 und 3a an der gleichen Kante des Leiters 1 liegen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise geeignet, um zwei verschiedene Frequenzen mit getrennten Speiseleitungen mit nahezu gleicher Richtwirkung zu übertragen. Falls man in der Anordnung von Fig.Io die Schleifen 3 und 3a etwas entkoppeln will, kann man die Schleifen gegeneinander versetzen, wie dies in Fig.11 schematisch gezeichnet ist.

Die im Folgenden beschriebene, weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die optimale Gestaltung der Zwischenleitungen 2, der Leiterschleifen 3 und der Kante des Leiters 1. Wegen des Reziprozitätsgesetzes für Sende- und Empfangsantennen, kann die folgende Beschreibung auf Sendeantennen beschränkt werden. Jede dieser Sendeantennen ist in gleicher Form mit gleichen Eigenschaften als Empfangsantenne verwendbar.

Die Impedanz und die Ausstrahlung jeder Stromschleife kann wesentlich durch die Formgebung der in Fig. 5 rechts liegenden Kante des Leiters 1 beeinflußt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Kante erhält der Leiter 1 am Ort jeder

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Stromschleife die in den Fig.2 und 5 gezeichnete Einbuchtang. Die dadurch zwischen benachbarten Stromschleifen entstandenen Vorsprünge des Leiters 1 ergeben beispielsweise eine Abschirmung zwischen den benachbarten Stromschleifen, die bei Anwesenheit vieler Strahlungszentren vorteilhaft ist, um die unübersichtlichen Kopplungen zwischen den Strahlungszentren zu verminden.

Es werden aber auch auf dem Außenleiter 1 durch die Felder der Schleifen 3 zusätzliche Ströme nach Art von Wirbelströmen entstehen (insbesondere an den Außenkanten des Leiters 1) und diese Ströme werden durch ihre Felder die Abstrahlung der Schleifen (und dadurch die Richtwirkung der Antenne) und die Impedanz der Schleife beeinflussen. Die Auswirkung solcher Effekte hängt von der Tiefe der Einbuchtung ab, die im Grenzfall auch sehr klein sein kann (wie in Fig.11 gezeichnet), aber auch eine Tiefe bis zu einer Viertelwellenlänge haben kann. Bei tiefen Einbuchtungen können in der Einbuchtung Resonanzen entstehen mit Kantenströmen I und elektrischen Feldern E, wie sie in Fig.12 schematisch gezeichnet sind. In Fig.l2ageben Strömunglinien mit Pfeilen die geschlossenen Stromkreise der Kantenströme des Leiters 1 und der Verschiebungsströme längs der elektrischen Feldlinien E der Einbuchtung im Resonanzfall an. Durch einen solchen angekoppelten Resonanzkreis wird die Impedanz der Schleife 3 wesentlich verändert. Fig.12b zeigt diese Impedanz in der komplexen Widerstandsebene. Die Kurve wird mit wachsender Frequenz in Richtung der gezeichneten Pfeile durchlaufen. Die entstehende Impedanzschleife kann in bekannter Weise für Breitbandschältungen verwendet werden. Beispielsweise zeigt in der Umgebung des Resonanzpunkts der Pfeil nach unten. Ein solcher Impedanzverlauf kann in der Umgebung der Resonanz bei geeigneter Dimensionierung die Frequenzabhängigkeit der anschließenden Vierpole 2 kompensieren, die als verlustfreie Vierpole durchweg einen entgegengesetzten Frequenzgang haben. Es ist für Antennen mit elektrischen Dipolen bekannt, daß man zur Erzielung einer bestimmten Richtwirkung bestimmte Amplituden und Phasen der Ströme in den Dipolen benötigt. Gleiches gilt für die Leiterschleifen 3 als Ausgangspunkte elektromagnetischer Strahlung mit dem Unterschied, daß ein elektrischer Dipol ein Strahlungs-Null in Richtung der

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Dipolachse besitzt, während die Stromschleife ein Strahlungsnull senkrecht zur Schleifenebene hat. Die maximale Strahlung liegt in der Ebene der Stromschleifen dar Fig.2, im Folgenden "Hauptebene" genannt. Die Verteilung der Strahlung in uar Hauptebene hängt ab von der Amplitude und Phase der von jeder Schleife ausgehenden Teilwelle und vom Abstand der Schleifen (Strahlungszentren).

Es.'ist ein weiterer Vorteil der Anordnung von Fig2, daß wegen der Serienschaltung der Schleifen in der Speiseleitung die Impedanzen der Einzelsschleifen klein sein dürfen, so daß relativ kleine Schleifen verwendet werden können. Man kann eine vorgeschriebene Schleifenfläche dadurch erreichen, daß man sie in Fig.2 nach rechts hin ausdehnt, während die Schleifenabmessungen in senkrechter Richtung klein bleiben kann. Dies gibt grosse Freiheit hinsichtlich der Wahl des senkrechten Abstandes

,aus Dipolen

der Schleifen. Dagegen haben die Flächenantennen!/wegen der Parallelschaltung der Dipole und der deswegen zu fordernden- Hochohmigkeit durchweg Resonanzlängen in der Größe einer halben Wellenlänge und daher einen relativ großen Raumbedarf noch oben und unten, der kaum Variationen des senkrechten Abstandes der Dipole gestattet.

Die Antenne nach der Erfindung hat'zur Erzielung eines vorgeschriebenen Richtdiagramms folgende Variationsmöglichkeiten:

Wahl des Abstandes benachbarter Schleifen, der überall gleich, aber auch verschieden sein kann.

Wahl der Flächen der Leiterschleifen, die überall gleich, aber auch verschieden sein kann.

Wahl des Stromes in der einzelnen Leiterschleife nach Amplitude und Phase.

Die bevorzugte Wahl von Abstand, Schleifenfläche und Strom erfolgt so, daß die Zwischenleitungen 2 möglichst einfach werden und die Frequenzabhängigkeit der Anordnung möglichst klein wird. Hierbei sind naturgemäß je nach der angestrebten Richtwirkung verschiedene Ausführungsformen zu wählen. Die Amplituden und Phasen der Ströme in den Leiterschleifen ergeben sich aus dem

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Speisesystem^dessen Ersatzschaltung in Fig.13 dargestellt ist. Hierbei sind die Z die Impedanzen der aufeinanderfolgenden Leiterschleifen und die L die als Leitungsstücke dargestellten, verlustfreien Vierpole, die die Leiterstücke 2 zusammen mit dem Leiter 1 bilden. Die Schleifenimpedanzen Z und die Zwischenleitungen L müssen so gestaltet werden, daß die Amplituden und Phasen der Schleifenströme die richtigen Werte erhalten. Z ist die Impedanz, die zwischen dem einen Ende der ersten Schleife und der leitenden Grundplatte 1 liegt. Z soll vorzugsweise ein reiner Blindwiderstand sein, damit Z keine Wirkleistung verbraucht und die gesamte verfügbare Wirkleistung abgestrahlt wird. Zur Vereinfachung der formelmäßigen Darstellung ist es zweckmäßig, Z als Bestandteil der letzten Schleife anzusehen und die Summe Z + Z. als die Impedanz der letzten Schleife zu bezeichnen.

Es gibt naturgemäß viele mögliche Schaltungen, jedoch wird man bei der technischen Realisierung einige besonders einfache FaI-* Ie bevorzugen. In einer berienschaltung ist der einfachste Fall dann erreicht, wenn der durch die in Serie geschalteten Impedanzen Z_n fliesende Strom I_n überall gleich groß ist: I_n= I. Hierzu gehört, daß alle Leitungsstücke L mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sind, also eine fortschreitende Welle mit überall gleicher Stromamplitude führen. Die Phasendrehung durch eine solche Leitung ist dann proportional ihrer Länge und die Phasendifferenz der Ströme der verschiedenen Strahlungszentren in einfachster Weise durch richtige Einstellung der Länge der Zwischenleitung zu erreichen. Da eine Leitung mit fortschreitender Welle die Impedanz nicht transformiert, ist im vorliegenden Fall die Einstellung der gewünschten Phasendifferenzen durch Änderung der Leitungslänge ohne Einfluß auf die Größe des Stroms und ohne Einfluß auf die Impedanzverhältnisse.

Wenn in Fig.13 alle Zwischenleitungen mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sein sollen, dann müssen die Impedanzen Z_ + Z,, Z- und Z₃ reine Wirkwiderstände sein.

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- Xl -

O)

Ferner müssen die WeIlenwiderstände Z-. von L., und Z_T ., von L-, folgenden Bedingungen genügen

von

(5)

Allgemein bei beliebig vielen Schleifen gilt für die n-te Schleife

Wenn die Abstände der Strahlungszentren gegeben sind, kennt man aus der Theorie der Richtantennen für eine verlangte Richtwirkung die Leistung P , die das n-te StrahlungsZentrum mit Hilfe der zu ihm gehörenden Teilwelle in den Raum abstrahlen muß. Wenn der Wechselstrom I durch die Gesamtschaltung bekannt ist, ist für die n-te Schleife

1? (8)

(9)

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ist dann der !*⁷irkwider stand, den die n-te Schleife in die Schaltung der Fig.7 einbringt. Mit diesen Gleichungen liegt dann auch die Dimensionierung der Wellenwiderstände der Zwischenleitungen fest.

Eine zweite einfache Lösung liegt vor, wenn alle strahlenden Schleifen gleich sind und daher die gleiche Impedanz R=R haben. Mit der auszustrahlenden Leistung P der η-ten Teilwelle berechnet man dann den Strom der η-ten Schleife als

T ^V ^ r„. (ίο)

In diesem Fall müssen dann die Zwischenleitungen L eine stromtransformierende Wirkung haben, d.h. den Eingangsstrom I_n+1 in einen Strom I transformieren. Dies geschieht beispielsweise mit einer Exponentialleitung, deren Länge so zu wählen ist, daß sie die notwendige Phasendrehung ergibt. In Fig.13 wäre dann

(11)

Z, =

Durch die Leitung L fließt die Leistung Pt_/ und zwar ist

(14) (15)

Die Exponentialleitung L hat am Eingang den Wellenwiderstand Z_ und am Ausgang den Wellenwiderstand Z, . Es ist bei ver lustlosen Leitungen

Λ09813/0534

„ 1 τ ^ γ /r ^y ⁽¹⁶⁾

2-1 ¹UtO, ⁼ 4 Λ i

φ _

ί-2-

λ T^

(17)

Aus den Gl. (lo) bis (18) lassen sich die Eingangs-, und Ausgangswellenwiderstände berechnen.

^{tf 1}^ ^

oder allgemein

φ A0981 3/053A

(21)

Alle genannten Zwischenleitungen L (homogene und exponentiel-Ie) kann man in bekannter Weise bei gleichen Vierpoleigenschaften, aber in reduzierter geometrischer Länge durch LC-Schaltungen, d.h. durch einen Leiter 2 wechselnder Breite wie in Fig.14 ersetzen.

Da zwischen den Einzelelementen ein Abstand besteht und die Leiter der Leitungsstücke 2 und der Leiterschleife 3 nicht beliebig kurz sein können, sind Blindkomponenten des Speiseleitungssystems und dementsprechend Phasendrehungen durch dieses System unvermeidbar. Es gibt eine durch die Längen der verwendeten Leiter festgelegte Mindestphasendrehung, weil die Welle nicht schneller als mit Lichtgeschv.'indigkeit laufen kann. Diese Mindestphasendrehungen sind oft größer als die für die Speisung der Einzelschleifen geforderten Phasendrehungen. Dies trifft insbebesondere zu für das häufig vorkommende Beispiel einer Strahlercjruppe, deren Strahlungsmaximum senkrecht zu derjenigen Geraden liegt, auf der die Strahler angeordnet sind, und die eine gleichphasige Speisung der Einzelstrahler verlangt. Dan Beispiel gleichphasiger Etromschleifon v/ird im Folgenden näher beschrieben, wobei jedoch einige der dabei entv/ickeltan Prinzipien (z.B. die Erzielung minimaler Fraquenzabhängigkeit) auch für allgemeinere Fälle mit andersartiger Richtv.'irkung vorteilhaft angewendet werden können. Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung sind daher 'Taßnahmen zur Erzeugung glaichphasiger Ströme in den Einzelelementen. Diese Maßnahmen sind verschiedenartiger Natur je nachdem, ob die Antenne für eine einzige Frequenz oder für ein Frequenzband benutzt werden soll. Bei einer Antenne für eine einzige Frequenz nacht man beispielsweise die Zwischenleitungen 2 so lang, daß zwischen den Strahlungszentren eine Phasendifferenz von 360° besteht, also die elektrisch wirksame Länge der Leitung zwischen den Strahlungszentren gleich einer Wellenlänge ist.

Bei Antennen für ein größeres Frequenzband ist die Phasendrehung durch Leitungen stets frequenzabhängig, und zwar umso mehr, je langer der Weg der Welle auf der Speiseleitung zwischen dem Anschlußpunkt des speisenden Generators und der betreffenden strahlenden Leiterschleife ist. Bei breitbandigen Antennen muß man da-

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her Anordnungen wählen, bei denen die Frequenzabhängigkeit der Phasendrehung möglichst gering ist und deshalb vor allem der Gesamtweg der Welle durch das Speisesystem hindurch möglichst kurz ist. Im folgenden v/erden 2 Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben, die kürzestmögliehe Wellenwege ergeben. Beide Lösungen machen Gebrauch von den bereits in Fig.2 gezeichneten Einbuchtungen der Kante des Leiters 1. Fig.15 zeigt, daß bei passender Gestaltung der Einbuchtung das Leitersystem 2 und 3 geradlinig aufgebaut sein kann und dann der Wellenweg nicht langer ist als die durch die geforderte Richtwirkung vorgeschriebene Gesamtlänge der Antenne. Auch die in Fig.7 gezeichnete Anordnung kann nach der Darstellung in Fig.16 mit geradlinigem Leiterverlauf gebaut werden. Ein weitgehend geradliniger Aufbau des Speisesystems ist also eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung.

Eine v/eitere entscheidende Verminderung der Leitungslänge und der damit verbundenen :lindestphasendrehung tritt ein, wenn man die in Fig. 17 gezeichnete 'tittenspeisung verwendet. Die Speiseleitung S wird in der ^Tiitte der Gruppe eingeführt. Zu einem Verzweigungspunkt V teilt sich der Stron auf und fließt zur Hälfte nach oben in die obere Hälfte der Antenne und zur Hälfte nach unten in die untere Hälfte der Antenne. Der "lindestweg der WeI-Ie durch das phasendrehende Leitersystem 2," und 3 berechnet sich jetzt aus dem Abstand des Verzweigungspunkt V von Antennenende und ist nur noch gleich der halben Gesamtlänge der Gruppe. Hierdurch wird die Freguenzabhangigkeit der Phasendrehung wesentlich vermindert. Die in Fig.17 gezeichneten Stromrichtungen im Verzweigungspunkt zeigen, daß der £ troiu in der oberen Antennenhälf te umgekehrte Richtung hat wie in der unteren Hälfte der Antenne. Zwischen den Strömen in den beiden Antennenhälften tritt dadurch im Verzweigungspunkt eine Phasendifferenz von 180 ein. Diese muß bei gleichphasiger Speisung aller Einzelstrahler dadurch ausgeglichen werden, daß die Anfangsstücke 2a und 2b der beiden Speisungen verschiedenartig aufgebaut sind und verschiedene Phasendrehung erzeugen, beispielsweise die /abstände der beiden Einzelstrahler 3a und 3b vom Verzweigungspunkt verschieden groß sind.

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Diese Mittenspeisung hat einen weiteren, für die Verwendung der Antenne in einem größeren Frequenzbereich entscheidenden Vorteil. Da eine gewisse Frequenzabhängigkeit der Phasendrehung wegen der Mindestweglängen unvermeidbar ist, werden frequenzabhängige Phasenfehler der Speisung existieren und die resultierende Richtwirkung frequenzabhängig etwas vom Sollwert abweichen. In der Anordnung der Fig.17 ist jedoch bei symmetrischem Aufbau der beiden Antennenhälften der Phasenfehler längs der oberen Antennenhälfte gleich dem Phasenfehler längs der unteren Antennenhälfte, d.h. der Phasenfehler ist längs der Gesamtantenne symmetrisch, bezogen auf den Verzweigungspunkt. Während unsymmetrische Phasenfehler eine Drehung der Hauptstrahlungsrichtung verursachen, haben symmetrische Phasenfehler keinen Einfluß auf die Ilauptstrahlungsrichtung und bei längeren Gruppen mit kleiner Halbwertsbreite auch keinen meßbaren Einfluß auf die Halbwertsbreite.

Die einfachste Form der Speisung in Fig.17 tritt ein, wenn der geometrische Abstand benachbarter Strahlungszentren so gewählt wird, daß die Zwischenleitung 2 eine Phasenverschiebung von 360° erzeugt, d.h. die Länge der nahezujijeradlinig verlaufenden Zwischenleitung 2 bei der Mittenfrequenz des Betriebsfrequenzbereichs gleich einer Wellenlänge dieser Speiseleitung (unter Berücksichtigung des Dielektrikums) ist. Dies bedingt jedoch einen iMindestabstand benachbarter Strahlungszentren, der nicht immer optimal ist.

Von der praktischen Durchführung der Aufgabe her ist es die beste Lösung, wenn man möglichst viele Einzelstrahler in der vorgeschriebenen Gesamtlänge unterbringt. Da in der Praxis kein Strahler exakt die theoretischen Stromwerte besitzen wird, ist die wirkliche Richtwirkung immer schlechter als die theoretische. Dies macht sich besonders in den Nullstellen und in den Nebenzipfeln des Strahlungsdiagramms bemerkbar. Je mehr Einzelstrahler an der Entstehung der Richtwirkung beteiligt sind, desto weniger machen sich statistisch verteilte Fehler des Stromes in den Einzelstrahlern bemerkbar. Eine bevorzugte Form dieser Antenne sind also Gruppen mit kleinstmöglichem Abstand benachbarter Strahler. In diesem Fall sind Zwischenleitungen mit einer Phasendrehung von 360° zwischen benachbarten Einzelstrahlern ^ 409813/0 5 34

unzweckmßig, weil diese eine sehr große, elektrisch wirksame Gesamtlänge des Speisesystems erzeugen würden.

Wenn man sehr viele Einzelstrahler gleicher Phase benötigt/ ist es vorteilhaft, die Zwischenleitungen 2 bei der Mittenfrequenz mit der Phasendrehung Null auszustatten. Soweit diese Phasendrehung durch den induktiven*Blindwiderstand der Schleife 3 und der Zwischenleitung 2 entsteht, wird dieser erfindungsgemäß durch Serienkapazitäten kompensiert. Hierzu dienen nach Fig.18 Serienkapazitäten C~ in Serie zu den Leitungen 2 und / oder Serienkapazitäten C₃ in Serie zu den Schleifen 3. Soweit die Phasendrehung durch Kapazitäten zwischen dem Leiter 1 und dem Leiter 2 entsteht, werden sie durch Induktivitäten L. und / oder Lj-kompensiert, die zwischen dem Leiter 1 und dem Leiter 2 liegen. Dadurch entstehen Schaltungen nach dem Prinzip von Fig.19, die bei Resonanzabstimmung'keine Phasendrehung erzeugen. Die Serienkapazitäten liegen in Unterbrechungsstellen der durchgehenden Speiseleitung. Bei höheren Frequenzen und Anordnungen nach Fig.5 werden sie vorzugsweise in gedruckter Form hergestellt. Fig.20 zeigt oben eine bevorzugte Ausführungsform einer gedruckten Serienkapazität in Serie zu einer Schleife 3, angeordnet in der Einbuchtung des Leiters 1. Falls Serienkapazitäten solcher Form zu klein sind, kann man wie in Fig.2o unten einen zusfiätzliehen Leiter 5 auf die dielektrische Platte 4 in der Ebene des Leiters 1 drucken und so die Serienkapazität vergrößern.

Die Induktivitäten L₄ und L₅ der Fig.18 werden bei höheren Frequenzen vorzugsweise in gedruckter Form hergestellt, beispielsweise durch Aussparungen.in Leiter 1 wie in Fig.21, so daß ein Leiter 6 entsteht, der an einem Ende mit dem Leiter 1 verbunden ist, am anderen Ende kapazitiv oder leitend (durch das Dielektrikum 4 hindurch) mit dem Leiter 2.

Man kann die Richtwirkung einer geradlinigen Gruppe in einer zur Geraden senkrechten Ebene (hier .horizontale Richtwirkung genannt) dadurch verbessern, daß man die Anordnung nach Fig.2 oder Fig.5 durch eine zur Ebene des Leiters 1 senkrechte und mit diesem leitend verbundene, leitende Wand 7 ergänzt, wie s'iie

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in Fig.22 gezeichnet ist. Der Ort, an dem diese leitende Wand auf den Leiter 1 trifft, bestimmt die erzielte horizontale Richtwirkung. In einer bevorzugten Ausführungsform soll diese leitende Wand nur geringen Abstand von der tiefsten Stelle der Einbuchtungen des Leiters 1 haben, weil dies die beste horizontale Richtwirkung ergibt.

Eine weitere Verbesserung der horizontalen Richtwirkung tritt ein, wenn man leitende seitliche Wände 8 und 9 einbaut, wie sie in Fig.23 gezeichnet sind. Diese Wände sollen in einer bevorzugten Äusführungsform gleichzeitig lit dem Leiter 7 vorhanden und mit der Rückwand 7 leitend verbunden sein. Es entsteht dadurch ein kastenförmiger Raum, der das Feld der Antenne mitbestimmt. Die optimale Form dieses Kastens kann sehr verschieden sein je nachdem, welche Richtwirkung die Antenne haben soll. Der Kasten kann mit einem Winkel cC >* 90° zwischen Rückwand und Seitenwänden 8 und 9 (Fig.23) eine keilförmige Form haben und ähnlich wie ein Hornstrahler die horizontale Richtwirkung beeinflussen. Der Abstand der Wände 8 und 9 kann längs der Antenne verschieden sein und bei kleinem Abstand die Abstrahlung der betreffenden Strahlungszentren vermindern, bei größerem Abstand die Abstrahlung der betreffenden Strahlungszentren erleichtern und dadurch die vertikale Richtwirkung beeinflussen.

Im Beispiel einer Antenne, deren Hauptstrahlungsrichtung senkrecht zur tragenden Geraden liegt und bei der alle Einzelstrahler gleichphasig gespeist sind, ist es vorteilhaft, die Vorderkanten der Leiter 8 und 9 parallel zur Vorderkante des Leiters zu führen, so daß die von den Vorderkanten gebildete Öffnungsfläche ein Rechteck ist. Bei einer solchen Antenne ist es erwünscht, daß die elektrischen Feldlinien des Nahfeldes möglichst parallel zur Vorderkante des Leiters 1 verlaufen, so daß seitliche Leiter 8 und 9, die parallel zur Vorderkante des Leiters liegen, diese optimale Ausrichtung des elektrischen Feldes fördern. Ein besonders günstiger Einfluß der Seitenflächen 8 und auf das Nahfeld der Antenne tritt ein, wenn die Leiter 8 und 9 senkrecht auf dem Leiter 7 stehen ( OC - 90 ) und der Abstand dieser leitenden Wände vom Leiter 1 gleich einer Viertelwellen-

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länge ist. Ein Abstand gleich einer Viertelwellenlänge transformiert den durch die leitende Flächen 8 und 9 gebildeten Kurzschluß des Feldes in einen Leerlauf am Ort der Fläche 1, so daß sich dort ungestört das elektrische Nahfeld aufbauen kann. Die Breite a der Leiter 8 und 9 (Fig.23) wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gleich einer Vierte !wellenlänge gemacht, wodurch sich auf beiden Seiten des Leiters 1 offene Resonanzräume bilden, die mit der Antenne mitschwingen und die Ausbildung des Nahfeldes vorteilhaft' beeinflussen, insbesondere die unvermeidlichen Baufehler und Speisungsfehler der Einzelstrahler wieder etwas ausgleichen.

Wie in Fig.24 gezeichnet, kann man mehrere Anordnungen nach Fig.22 ohne Zwischenwünde nebeneinandersetzen und so insbesondere flächenhafte Richtantennen erzeugen. Ebenso kann man wie in Fig. 25 mehrere Antennen mit ka/istenförmiger Umgebung nach Fig.23 nebeneinandersetzen.und so eine bessere Abschirmung zwischen benachbarten Gruppen erreichen als bei der Anordnung nach·* Fig.24. Mit Oa = 90° entsteht so eine Flächenantenne mit ebener Vorderfront wie in Fig.24, mit OC φ 90° eine gekrümmte Vorderfront wie in Fig.26. Die Vorderfront kann dabei je nach der gewünschten Richtwirkung konvex ( ^C^ 90 ) oder konkav ( OC y- 90°) gekrümmt sein. Konkave Krümmung ist günstig für Flächenstrahler mit elektronisch schwankbarem Diagramm und erlaubt größere Schwenkwinkel als Antennen mit ebener Front. Konvexe Flächen geben bei feststehender Hauptstrahlungsrichtung eine bessere Bündelung.

Setzt man ausreichend viele gleiche Kästen mit fit "^ 90 nebeneinander, so entsteht ein geschlossenes Gebilde wie in Fig.27a, dessen Außenfläche annähernd ein Zylinder ist. Werden alle diese Gruppen gleichphasig gespeist, so entsteht ein Rundstrahler, durch dessen innere öffnung ein HaltenaSfe geführt werden kann, ohne daß das Wellenfeld der Antenne durch den Haltemast wesentlich gestört wird. Bei einem solchen Flächenstrahler aus mehreren Gruppen nebeneinander kann man Gruppen gleicher Länge, aber auch Gruppen ungleicher Länge kombinieren und durch

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geeignete Wahl der Längen der Gruppen bestimmte Richtwirkungseffekte erzeugen. Beispielsweise ist bei ebenen Flächenstrahlern bekannt, daß bei verminderter Randstrahlung die Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms kleiner werden. Fig.28 zeigt schematisch, wie man in der Horizontalen diese verminderte Randstrahlung dadurch erreichen kann, daß man die Längen der Einzelgruppen von der Antennenmitte zum Antennenrand hin systematisch kleiner werden läßt.

Das Innere der kastenförmigen Einzelgruppen kann mit Dielektrikum vollständig gefüllt werden. Dieses Dielektrikum kann ein Schaumstoff mit einer Dielektrxzitätskonstanten in der Nähe von 1 sein, der keine elektromagnetischen Wirkungen hat und die mechanische Steifigkeit des Gebildes erhöht, und als Schutz des Systems gegen mechanische Beschädigung oder gegen Wettereinflüsse dient. Dieses Dielektrikum kann aber auch eine höhere Dielektrizitätskonstante haben und zusätzlich die elektromagnetischen Felder beeinflussen. Die Antenne mit den vollständig gefüllten Kästen hat dann schematisch Formen, wie sie als Beispiele die Fig.27a und b zeigen. Falls eine Schaumstoff-Füllung verwendet wird, ist es vorteilhaft, die Oberfläche des Schaumstoffs durch eine dünne, dielektrische Deckschicht höherer Festigkeit zu schützen.

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Claims

Patentansprüche

ichtantenne aus mehreren Einzelstrahlern, bei der die Strahlungszentren der Einzelstrahler alle auf einer Geraden oder auf mehreren parallelen Geraden liegen und die auf der gleichen Geraden liegenden Einzelstrahler eine gemeinsame Speiseleitung besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler stromdurchflossene Leiterschleifen sind und der eine Leiter der gemeinsamen Speiseleitung der Außenleiter der Speiseleitung ist und die Speiseleitung nach außen weitgehend abschirmt, während der zweite Leiter der Speiseleitung am Ort jedes Einzelstrahlers unterbrochen ist und die Leiterschleife des Einzelstrahlers an der Unterbrechungsstelle in Serie zum zweiten Leiten der Speiseleitung geschaltet ist.

Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter der Speiseleitung so gestaltet ist, daß er als Reflektor für die zugehörige Strahlergruppe wirkt.

Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter der Speiseleitung eine ebene Fläche ist und die strahlenden Leiterschleifen über den Rand des Außenleiters hinausragen.

Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Speiseleitung flächenhaft ausgebildet ist und die Innenleiterflache mit gleichbleibendem Abstand über dem Außenleiter liegt.

Richtantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Stromschleifen in der Ebene des flächenhaften Innenleiters der Speiseleitung liegt.

Richtantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder alle Flächen der Stromschleifen schräg zur Ebene des flächenhaften Innenleiters liegen.

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JBt

7. Richtantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Außenleiter durch einen mit ihm leitend verbundenen, zum Innenleiter symmetrisch liegenden, ebenen Leiter so ergänzt ist, daß beide Außenleiter zusammen einen U-förmigen Querschnitt haben (Fig.4).

8. Richtantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger der Anordnung eine ebene dielektrische Platte konstanter Dicke dient und der Außenleiter auf der einen Seite der Platte und der Innenleiter auf der anderen Seite der Platte flächenhaft aufgebracht ist.

9. Richtantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innenleiter der Speiseleitung eine zweite dielektrische Platte (4a in Fig.6b) aufgelegt wird, die außen mit einem weiteren Leiter (la in Fig.6b) belegt ist und die Leiter 1 und la miteinander verbunden sind.

10. Richtantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Leiterschleifen flächenhafte Leiter besitzen und diese Leiter auf der dielektrischen Platte befestigt, z.B. aufgedruckt sind.

11. Richtantenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Leiterschleifen auf dem Dielektrikum auf der gleichen Seite liegen wie die Innenleiter der Zwischenleitung und mit diesen leitend verbunden sind.

12. Richtantenne nach /Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Leiterschleifen auf dem Dielektrikum auf der gleichen Seite liegen wie der Leiter 1, von diesem isoliert sind und mit dem Innenleiter der Speiseleitung durch die dielektrische Schicht hindurch kapazitiv verbunden sind (Fig.20 unten, Leiter 5)

13. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leiterschleifen zugewandte Kante des ebenen Außenleiters am Ort jeder Leiterschleife eine Einbuchtung aufweist, innerhalb derer die Leiterschleife liegt (Fig.2).

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14. Richtantenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Speiseleitung und die mit ihm verbundenen strahlenden Leiterschleifen nahezu geradlinig verlaufen (Fig.15)

15. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Leiterschleifen abwechselnd an zwei verschiedenen Kanten des Leiters 1 austreten und der Innenleiter der Speiseleitung abwechselnd eine Schleife der einen Kante und nachfolgende eine Schleife der anderen Kante speist (Fig.7 und Fig.16).

16. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Strahlergruppen einen gemeinsamen Außenleiter haben (Fig.8)

17. Richtantenne nach Anspruch 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Außenleiter auf beiden Seiten je eine dielektrische Platte trägt und der Innenleiter und die Stromschleifen der einen Gruppe auf der einen dielektrischen Platte und der Innenleiter und die Leiterschleifen der zweiten Gruppe auf der zweiten dielektrischen Platte aufgebracht sind.

18. Richtantenne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleifen der beiden Gruppen an gegenüberliegenden Kanten des gemeinsamen Außenleiters angebracht sind.

19. Richtantenne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleifen der beiden Gruppen an der gleichen Kante des Außenleiters liegen und die Schleifen der beiden Gruppen so gegeneinander verschoben sind, daß die Schleifen der einen Gruppe überall in der Mitte zwischen zwei benachbarten Schleifen der anderen Gruppe liegen (Fig.11).

20. Richtantenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbuchtung des Außenleiters eine Tiefe von etwa einer Viertelwellenlänge hat derart, daß die Einbuchtung eine Resonanzfrequenz innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs hat.

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21. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leiterschleifen vom gleichen Strom I durchflossen werden und die Wirkkomponente R jeder Schleifenimpedanz Z so eingestellt ist, daß jede Schleife die für die Erzeugung der verlangten Richtwirkung erforderliche Wirk-

leistung P abstrahlt, also die Größe R = 2P /I hat, und die Länge der Zwischenleitungen so gewählt ist, daß sie die für die Erzeugung der verlangten Richtwirkung erforderliche Phasendrehung erzeugt.

22. Richtantenne nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schleifenimpedanzen Z reelle Widerstände sind (R ist Widerstand der η-ten Schleife.gerechnet vom Ende der Antenne) und alle Zwischenleitungen homogen sind (Z_T ist

ii η

Viellenwiderstand der η-ten Zwischenleitung) und jede Zwischenleitung durch die an ihrem Ende auftretende Lastimpedanz reflexionsfrei abgeschlossen, also

ist.

23. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leiterschleifen den gleichen Wirkwiderstand R haben und der Strom I durch die n-te Leiterschleife so eingestellt ist, daß

ist, wobei P die von der η-ten Leiterschleife auszustrah lende Wirkleistung ist.

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24. Richtantenne nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz aller Leiterschleifen reell und gleich groß ist (Wirkwiderstand R) und die'Zwischenleitungen Leitungen mit exponentiell steigendem Wellenwiderstand oder äquivalente verlustfreie Vierpole sind und die n-te Leitung den Ausgangswellenwiderstand

L%Ob

und den Eingangswellenwiderstand

hat, wobei P die von der η-ten Schleife ausgestrahlte Wirkleistung ist.

25. Richtantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenhaften Innenleiter der Zwischenleitung eine Breite haben, die in kürzesten Abständen nahezu sprunghaft wechselt (Fig.14). wobei der Wechsel der Leiterbreite so erfolgt, daß die Zwischenleitungen die geforderte Phasendrehung und Impedanztransformation mit möglichst kleiner geometrischer Länge erreichen.

26. Richtantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle strahlenden Leiterschleifen an der gleichen Kante des Außenleiters der Speiseleitung liegen und die Ströme aller Leiterschleifen gleichphasig sind.

27. Richtantenne nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenleitungen zwischen benachbarten Schleifen Phasendrehungen des Stromes von 360° oder Vielfachen von 360° erzeugen.

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- Js

28. Richtantenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleifen jeder Kante des Außenleiters gleichphasige Ströme führen, aber zwischen den Strömen der
einen Kante des Außenleiters und den Strömen der zweiten Kante des Außenleiters eine Phasendifferenz von 180° besteht und die Zwischenleitung zwischen aufeinanderfolgenden Leiterschleifen eine Phasendrehung von 180 erzeugt.

29. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speiseleitung der Gruppe die Energie aus dem speisenden
Generator in der Mitte der Antenne zugeführt wird.

30. Antenne nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Speiseleitung der oberen Antennenhälfte und die Speiseleitung der unteren Antennenhälfte mit der vom Generator kommenden Energieleitung in einem Parallelschaltungs-Verzweigungspunkt ( V in Fig.17) treffen.

31. Antenne nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der im Parallelverzv/eigungspunkt entstehende Unterschied in
der Stromrichtung der beiden Antannenhälften durch eine
Phasenverschiebung von 180° in einem der Speisesysteme der beiden Antennenhälften aufgehoben wird.

32. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
jede strahlende Leiterschleife eine Serienkapazität eingebaut ist. (C₃ in Fig. 18).

33. Richtantenne nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die Serienkapazität so groß ist, daß die Impedanz
der Schleife bei der mittleren Frequenz des Betriebsfrequenzbereichs ein reeller Widerstand ist.

34. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenleitung zwischen je zwei benachbarten
Leiterschleifen eine Serienkapazität eingebaut ist

(C₂ in Fig. 18) .

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-Sl -

35. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^^^J daß die Zwischenleitung zwischen zwei benachbarten Leiterschleifen eine Parallelinduktivität besitzt (6 in Fig.21).

3ö. Richtantenne nach Anspruch 32 und 35, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebaute Serienkapazität der Schleife und die an sie anschließenden Induktivitäten der Schleife und der Zwischenleitung einen Serienresonanzkreis bilden und die eingebaute Parallelinduktivität mit den anschließenden Kapazitäten der Speiseleitung gegenüber dein Außenleiter einen Parallelresonanzkreis bilden (Fig.19) derart, daß der resultierende Gesamtvierpol bei der r<littenfrequenz des Betriebsfrequenzbereichs die Phasendrehung Null und die erforderliche Impedanztransformation zwischen den benachbarten, strahlenden Leiterschleifen erzeugt.

37. Richtantenne nach Anspruch 8 mit Serienkapazitäten nach . Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazitäten auf die dielektrische Trägerplatte aufgedruckt sind.

38. Richtantenne nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität aus gedruckten Leitern besteht, die an der Unterbrechnungsstelle der Leiterschleife senkrecht zu den Leitern der Schleife stehen und mit diesen leitend verbunden sind (Fig.20 oben).

39. Richtantenne nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazität durch einen Leiter erzeugt wird, der auf die dielektrische Trägernlatte auf der Seite des Außenleiters aufgedruckt ist und durch Überlappung der Leiterflächen Kapazitäten zwischen dem auf der Seite des Außenleiters gedruckten Leiter %5 in Fig.20 unten) und den beiden Enden des unterbrochenen Leiters der Stromschleife bestehen.

40. Richtantenne nach Anspruch 8 mit Parallelinduktivitäten nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelinduktivität durch Aussparungen im Außenleiter entsteht.

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Zi

41. Richtantenne nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelinduktivität ein gerader Streifenleiter ist, der durch je eine streifenfrömige Aussparung auf beiden Seiten des Leiters entsteht und an seinem einen Ende leitend mit dem Außenleiter verunden ist (Fig.21).

42. Richtantenne nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Streifen an seinem zweiten Ende durch Überlappung der Flächen kapazitiv durch die dielektrische Trägerschicht hindurch mit dem Innenleiter der Zwischenleitung verbunden ist.

43. Richtantenne nach Zuspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Streifen an seinem zv/eiten Ende durch die dielektrische Trägerschicht hindurch leitend mit dem Innenleiter der Zwischenleitung verbunden ist.

44. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Außenleiter durch einen senkrecht dazu stehenden ebenen Leiter ergänzt int und diese beiden Leiter miteinander leitend verbunden sind (Fig.22).

45. Richtantenne nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrechte Zusatzleiter eine Breite von annähernd einer halben Wellenlänge hat.

46. Richtantenne nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Strahlergruppe ebene Leiter angebracht sind, die parallel zur tragenden Geraden der Gruppe verlaufen.

47. Richtantenne nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zusätzlichen, ebenen Leiter parallel zur Ebene des Außenleiters liegen und symmetrisch zur Ebene des Außenleiters gebaut sind.

48. Richtantenne nach Anspruch 44 und Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter nach Anspruch 44 und die beiden Zusatzleiter nach Anspruch 46 miteinander leitend so verbunden sind, so daß sie einen in der Hauptstrahlungsrichtung der Antenne offenen Kasten bilden.

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49. Richtantenne nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zusatzleiter nach Anspruch 46 eine Breite annähernd gleich einer Viertelwellenlänge haben.

50. Richtantenne nach Anspruch 47 und Anspruch 48 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zum Außenleiter der Gruppe parallelen Zusatzleiter von diesem Außenleiter einen Abstand annähernd gleich einer Vierte!wellenlänge haben.

51. -Richtantenne nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zum Außenleiter senkrechten Zusatzleiter weitere Antennengruppen gleicher Art mit parallelen Außenleitern montiert sind (Fig.24).

52. Richtantenne nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet,

, daß auf einer oder auf beiden Seiten der Anordnung weitere Anordnungen gleichartigen Aufbaus angebracht sind.

53. Richtantenne nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß zv/ei benachbarte Anordnungen ohne Abstand montiert sind und dort, wo sie zusanccientreffen, einen gemeinsamen ebenen Leiter (9 in Fig.25) verwenden.

54. Richtantenne nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gruppen mit zweineitliehen Zusatzleitern nach Anspruch 47 ausgestattet sind, also die Kastenwände senkrecht aufeinanderstehen und dadurch die Vorderfront der Gesamtantenne einen ebenen Flächenstrahler ergibt.

55. Richtantenne nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kästen Keilform haben ( Q^ φ 90° in Fig.23) und dadurch die Vorderfront der Gesamtantenne eine gekrümmte Fläche wird.

56. Richtantenne nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen hinten breiter sind als vorn {oCZ. 90° in Fig.23) und die Vorderfront der Gesamtantenne konvex gekrümmt ist.

57. Richtantenne nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Kästen hinten schmaler sind als vorn ( ö£ y> 90° in Fig. 23) und dadurch die Vorderfront der Gesamtantenne konkav gekrümmt ist.

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58. Richtantenne nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Gruppen nebeneinander montiert sind, daß die Vorderfront dar Gesamtantenne einen geschlossenen Zylinder ergibt (Fig.27a).

59. Richtantenne nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelgruppen verschiedene Gesamtlange haben.

60. Richtantenne nach Anspruch 54 und Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Langen der Einzelgruppen von der Antennenmitte zum Rand des Flächenstrahlers hin abnehmen (Fig.28).

61. Richtantenne nach Anspruch 54 oder Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die um die Strahlergruppe herum gebildeten Kästen mit Dielektrikum, beispielsv/eise Schaumstoff, gefällt sind.

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