"Drehkreuzantennett Die Erfindung betrifft eine für Senden
undyoder Empfangen
geeignete Drehkreuzantenne, die aus zwei im allgemeinen
in
einer gemeinsamen Ebene senkrecht aufeinander stehenden
Dipolantennensystemen
mit einem gemeinsamen Dipol-Mittelpunkt besteht. Die Eigenschaften einer
Drehkreuzantenne sind bei-
spielsweise in der Zeitschrift Itelectronics",
April 1936,
von Brown unter dem Titel '?The turnstile-antenna"
beschrieben.
Mit einer Drehkreuzantenne ist in Annäherung ein kugelförmiges
Richtdiagramm
erzeugäar, wodurch sie u. a: beispielsweise auch
in Telemetrie-
und Fernsteuer-Systemen an Bord von künstlichen
Erd-Satelliten
vorteilhaft einsetzbar ist.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
bekannten Drehkreuz-
antenne. Sie besteht aus den Dipolsystemen
mit den Elementen 1
und la einerseits sowie 2 und 2a andererseits. Eine
zweiadrige
Speiseleitung 3 ist mit den Speisepunkten der
Elemente 1
und 1a direkt und mit denjenigen der Elemente 2 und 2a über
eine
90o-Umwegleitung 4 verbunden, wobei letztere allerdings
auch durch einen
90o-Phasenschieber anderer Art ersetzbar
ist. Es müssen bekanntlich bei
einer Drehkreuzantenne mit
zwei zueinander orthogonal
gerichteten Dipolsystemen nämlich
deren Speisepunkte mit einer
gegenseitigen Phasendifferenz
von 90o angeregt werden. "Turnstile Ante Nett The invention relates to a undyoder for Transmit Receive suitable turnstile antenna, which consists of two generally in a common plane orthogonal Dipolantennensystemen with a common dipole center. The properties of a turnstile antenna are examples play, in the journal Itelectronics", April 1936 , described by Brown under the title "The turnstile antenna" . With a turnstile antenna, a spherical directional diagram can be approximated, whereby it can be used advantageously, for example, in telemetry and remote control systems on board artificial earth satellites is. Fig. 1 shows an embodiment of a known turnstile antenna. It consists of the Dipolsystemen with the elements 1 and la the one hand and 2 and 2a, on the other hand. a two-wire supply line 3, and with directly with the feed points of the elements 1 and 1a, those of the Elements 2 and 2a via a 90o detour line 4 connected, although the latter can also be replaced by a 90 ° phase shifter of another type . It is known that in a turnstile antenna with two mutually orthogonally directed dipole systems, namely their feed points must be excited with a mutual phase difference of 90 °.
Zum Vermeiden dieser Umwegleitung bzw. dieses Phasenschiebers
ist
beispielsweise durch die Fig. 14 - 35 (e) und (f) auf
Seite
426 des Buches ^Antennas" von Kraus ein Vorschlag von
Brown und
Epstein bekannt, der in einem Ausführungsbeispiel
in Fig.
2 gezeigt ist und aus der Einfügung von entsprechen-
den induktiven
Serien-Reaktanzen 5 bzw. 5a in die Elemente
eines der Dipolsysteme
besteht. To avoid this detour line, or this phase shifter, for example, by FIGS. 14 - 35 (e) and (f) on page 426 of the book ^ Antennas "by Kraus, a proposal by Brown and Epstein known which in one embodiment in FIG. 2 is shown and consists of the insertion of corresponding inductive series reactances 5 or 5a in the elements of one of the dipole systems .
Die Erfindung geht von einer solchen Drehkreuzantenne
nach
Art der in Fig. 1 und 2 gezeigten aus, die aus annähernd zwei-
dimensionalen
Antennen-Elementen beispielsweise in der an
sich bekannten Technik gedruckter
Schaltungen herstellbar ist.
Bei einer derartigen Drehkreuzantenne
besteht die Erfindung darin, daß die erforderliche Phasenverschiebung
zwischen
ihren benachbarten Dipolsystemen durch Einfügen von Schlitzen
in
einzelne Antennenelemente der Dipolsysteme bewirkt wird.
Hierdurch
läßt sich eine Drehkreuzantenne mechanisch sehr
robust und
einfach gestalten, und ihr Gewicht sowie ihr
Preis sind dann relativ gering
gegenüber den bekannten Drshkreuzantennen. In Fig. 3 ist in Prinzipdarstellungsweise
ein Ausführungs-
beispiel der Erfindung gezeigt, und zwar links in Draufsicht
und
rechts in Seitenansicht. Es besteht aus den in belibbiger Technik,
vorzugsweise jedoch in der Technik gedruckter
Schaltungen herstellbaren
Folien, die die Antennen-Elemente 6
und 6a des einen und die Antennen-Elemente
7 und 7a des
anderen Dipolsystems der Wzeigten Drehkreuzantenne
darstellen
und an deren Speisepunkte wiederum eine zweiadrige Speiselei-
tung
3 angeschlossen ist. Die vorteilhaft aus einer glasfaser-
verstärkten
Epozydharzplatte oder einer anderen Kunststoff-
platte mit geringen elektrischen
Verlusten bestehenden mecha-
nischen Träger der Folien sind in Fig.
3 nicht gezeigt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Sinne
der
Erfindung in den Längsachsen der Elemente 6 und 6a Schlitze
7 bzw.
7a vorgesehen, deren Funktionen mit denen der Serien-Reaktanzen 5 und 5a
bei der Drehkreuzantenne nach Fig. 2 ver-
gleichbar sind und
deren Abmessungen in Abhängigkeit von der
Größe der erforderlichen Reaktanzen
gewählt sind. Zu deren
Bestimmung sind folgende
Überlegungen anstellbar: Das Dipolsystem aus den Elementen 7 und 7a (ohne
Schlitze)
habe in deren Einspeisepunkten einen Widerstand
Z1
= R - j X (1)
und das Dipolsystem aus den Elementen 6
und 6a (mit Schlitzen)
einen entsprechenden Widerstand
Z2 =
R + j X (2)
mit R = ohmsche Widerstandskomponente und X =
reaktive Wider-
standskomponente. The invention is based on such a turnstile antenna of the type shown in FIGS. 1 and 2, which can be produced from approximately two- dimensional antenna elements, for example using the known technology of printed circuits . In such a turnstile antenna, the invention consists in that the required phase shift between its neighboring dipole systems is brought about by inserting slots in individual antenna elements of the dipole systems . As a result, a turnstile antenna can be made mechanically very robust and simple, and its weight and price are then relatively low compared to the known thrust cross antennas. In FIG. 3, an exemplary embodiment of the invention is shown in a schematic representation , namely on the left in a plan view and on the right in a side view. It consists of the in belibbiger art, but preferably in the technology of printed circuits produced films 7 and 7a represent the antenna elements 6 and 6a of the one and the antenna elements of the other Dipolsystems the Wzeigten turnstile antenna, and in turn a two-wire at its feed points Speiselei- tung 3 is connected. The mechanical supports of the foils, which advantageously consist of a glass fiber reinforced epoxy resin plate or another plastic plate with low electrical losses, are not shown in FIG. 3. In this embodiment of the invention, slots 7 and 7a are provided in the longitudinal axes of the elements 6 and 6a , the functions of which are comparable to those of the series reactances 5 and 5a in the turnstile antenna according to FIG. 2 and their dimensions are chosen depending on the size of the required reactances. To determine this , the following considerations can be made: The dipole system made up of elements 7 and 7a (without slots) has a resistance Z1 = R - j X ( 1) in their feed points and the dipole system made up of elements 6 and 6a (with slots) has a corresponding resistance Resistance Z2 = R + j X (2) with R = ohmic resistance component and X = reactive resistance component.
Wählt man
jRI - JXJ so folgt für den Strom J1
im Speisepunkt des Dipolsystems mit
den Elementen 7 und 7a
und für den Strom J2 im Speisepunkt des Dipolsystems mit
den
Elementen 6 und 6a
mit U - Spannung in den Einspeisepunkten. Choosing jRI - JXJ then follows for the current J1 in the feed point of the dipole system with the elements 7 and 7a and for the current J2 at the feed point of the dipole system with elements 6 and 6a with U voltage in the feed points.
Die beiden Erregerströme besitzen dann also gleiche Amplituden
und die erforderliche gegenseitige Phasenverschiebung
von 900, Weiter wird
für die resultierende Eingangs-Impedanz
Der Wellenwiderstand Z3 der Speiseleitung 3 ist deshalb
zweckmäßig
so gewählt, daß gilt
Z3 = R (7-) Das Ausführungsbeispiel
der Erfindung nach Fig. 3 ist in
vielen Punkten modifizierbar. The two excitation currents then have the same amplitudes and the required mutual phase shift of 900. Next is for the resulting input impedance The characteristic impedance Z3 of the feed line 3 is therefore expediently chosen so that Z3 = R (7-) The embodiment of the invention according to FIG. 3 can be modified in many points.
Beispielsweise ist es häufig vorteilhaft, anstelle eines
Schlitzes
in der Längsachse der Antennen-Elemente 6 und 6a zwei symmetrisch zu dieser
Längsachse verlaufende Schlitze
vorzusehen,wie beim Ausführungsbeispiel
der Erfindung nach
Fig. 4, in der die geschlitzten Antennen-Elemente
mit 9 und
9a und die Schlitze selbst mit i0a
bis 10 d bezeichnet sind.
In Fig. 4 sind die Abmessungen einer solchen
Drehkreuzantenne als Dimensionierungsbeispiel eingetragen, ohne jedoch
die
gezeigte Weiterbildung der Erfindung auf diese Abmessungen
einzuschränken.
Mittels dieser Drehkreuzantenne ist ein
Strahlungsfeld in der Richtung
senkrecht am Dipolebene er-
zeugbar, das eine Polarisations-Elliptizität
von kleiner als
0,5 d8 aufweist. Die Orientierung, Lage, Anzahl
und die Abmessungen der
Schlitze sind am einfachsten empirisch
durch Messungen er-
mittelbar.
Eine Drehkreuzantenne
nach der Erfindung ist auch aus mehr
als zwei in einer gemeinsamen Ebene
liegenden Dipolsystemen aufbaubar. Für die erforderlichen Phasenverschiebungen
zwischen
benachbarten Dipolsystemen gilt dann:
Diese Werte sind durch Schlitze entsprechender Anzahl, Lage und Richtung
gleichfalls im notwendigen Sinn und Maß einstellbar.
Die Dipolsysteme
der Drehkreuzantenne nach der Erfindung sind
weiterhin in an sich
bekannter Weise durch Verdickung und/oder
sogenannte Dachkapazitäten
künstlich verkürzbar.For example, it is often advantageous to a slit rather than to the longitudinal axis of the antenna elements 6 and provide 6a two symmetrically extending to said longitudinal axis slots, as in the embodiment of the invention according to Fig. 4, in which the slotted antenna elements 9 and 9a and the slots themselves are designated by i0a to 10d. In FIG. 4, the dimensions of such a turnstile antenna are registered as a dimensioning example, but without limiting the development of the invention shown in these dimensions. By means of this turnstile antenna, a radiation field is in the direction perpendicular to the dipole ER- zeugbar having a polarization ellipticity of less than 0.5 d8. The orientation, position, number and dimensions of the slots are the easiest to empirically by measuring ER- indirectly. A turnstile antenna according to the invention can also be constructed from more than two dipole systems lying in a common plane . The following then applies to the required phase shifts between neighboring dipole systems: These values can also be adjusted in the necessary sense and dimension by means of slots of the appropriate number, position and direction. The dipole systems of the turnstile antenna according to the invention can furthermore be artificially shortened in a manner known per se by thickening and / or so-called roof capacities.