DE2341111A1

DE2341111A1 - Antenne mit einem gerichteten strahlungsdiagramm

Info

Publication number: DE2341111A1
Application number: DE19732341111
Authority: DE
Inventors: Michel Gueguen
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-08-16
Filing date: 1973-08-14
Publication date: 1974-02-28
Also published as: FR2196527A1; JPS49124948A; GB1375680A; AU5921373A; FR2196527B1; NL7311173A; US3846799A

Description

Dipl. -Phys. Leo Thul

Patentanwalt

Stuttgart 2341111

M. Gueguen -1

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Antenne mit einem gerichteten Strahlungsdiagramm

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit einem gerichteten Strahlungsdiagramm, das durch elektronische Mittel rotiert. Derartige Antennen sind bekannt, z.B. aus der DT-OS 1 953 443. Das Strahlungsdiagramm der dort beschriebenen Antenne hat die Form einer Kardioide und ist daher dort nicht brauchbar, wo ein scharf gebündeltes, umlaufendes Richtdiagramm benötigt wird.

Aufgabe

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne anzugeben, deren Strahlungsdiagramm scharf gebündelt ist und durch elektronische Mittel rotiert.

Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Vorteil

Da bei der elektronischen Rotation der YAGI-Anordnungen immer nur jeweils eine wirksam gesteuert ist, hat man bei der Antenne nach der

Dr.Gb/Sd

13.8.73 -/-

409809/0961

Erfindung den Vorteil, daß man durch Wirksameteuerung einzelner, geeigneter Direktoren der jeweils nicht wirksam gesteuerten YAGI-Anordnungen_;die Richtwirkung der Antenne wesentlich verbessern kann.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la die prinzipielle Bauweise einer YAGIrAnordnung,

Fig. Ib das Strahlungsdiagramm einer YAGI-Anordnung nach Fig. la in Aufsicht,

Fig. 2 die Antenne nach der Erfindung in Aufsicht,

Fig. 3 die Schaltung einer jedem parasitären Element

zugeordneten PIN-Diode ,

Fig. 5, und

Fig. 6 verdeutlichen die Arbeitsweise einer Antenne

nach der Erfindung,

Fig. 7 das Blockschaltbild der Schaltung, mit der der Strahl

der Antenne schrittweise gedreht wird.

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M. Gueguen -1 - 3 -

Fig. la zeigt eine Yagi-Anordnung, die aus einem gespeisten Dipol P, einem Reflektor R und drei Direktoren D₁, D , D besteht, die alle senkrecht zu einer Bodenplatte angeordnet sind (in diesem Beispiel ist die Anzahl der Direktoren ρ = 3). Der gespeiste Dipol und die vier parasitären Elemente R, D., D , D bestehen aus Metallstäben, die eine Länge von · /4 haben ( % ist die Wellenlänge im freien Raum der Frequenz F des Hochfrequenzgenerators RF, der d en Dipol P speist).

Unter der Annahme, daß die Bodenplatte unendlich ausgedehnt ist und ideal leitet, ist das Strahlungsdiagramm der YAGI-Anordnung nach dem Spiegelungsprinzip identisch mit dem Strahlungsdiagramm einer YAGI-Anordnung, bei der der Dipol P in der Mitte gespeist wird und die vier parasitären Elemente R, D₁, D , D eine Länge von A/Z

X Cd ό

haben. Strahlung unterhalb der Bodenplatte gibt es wegen der für sie angenommenen unendlichen Ausdehnung und Leitfähigkeit nicht.

Fig. Ib zeigt einen Querschnitt des Strahlungsdiagramms mit der Bodenplatte als Schnittfläche. Die Hauptkeule liegt in Richtung der drei Direktoren, eine Nebenkeule liegt entgegengesetzt dazu, die zwei übrigen Nebenkeulen liegen senkrecht zu der Hauptkeule.

In Wirklichkeit ist die Bodenplatte nicht unendlich ausgedehnt, sondern eine kreisförmige Metallplatte mit dem Radius r , deren Mittelpunkt bei dem gespeisten Dipol P liegt. Unter diesen Bedingungen - wegen der Brechung am Rand der Metallplatte - gibt es auch unterhalb der Bodenplatte elektromagnetische Strahlung und das Strahlungsdiagramm oberhalb der Bodenplatte ist verändert. Dabei wird das vertikale Strahlungsdiagramm stärker und das horizontale weniger verändert. Je kleiner r , desto schräger

409809/0961 _/_

steht die Achse der Hauptstrahlungsrichtung auf der Bodenplatte .

In Wirklichkeit ist die Leitfähigkeit der Bodenplatte auch nicht unendlich groß und daher verschwindet das elektrische Feld in tangentialer Richtung nicht. Aus diesem Grund können Oberflächenwellen auf der Bodenplatte auftreten, besonders wenn deren Leitfähigkeit sehr schlecht ist. Durch den Bodenplattenrand können Reflexionen hervorgerufen werden. Dadurch können sich stehende Wellen bilden, die die einwandfreie Arbeitsweise der YAGI-Anordnung stören, wenn der Verbindungspunkt einer der parasitären Elemente mit der Bodenplatte bei einem Stromknoten liegt, da dann elektrische Ladungen nur schwierig in die Bodenplatte abfließen können. Diese Schwierigkeiten kann man vermeiden, wenn man durch eine geeignete Oberflächenveredlung der Bodenplatte eine sehr gute Leitfähigkeit gibt.

Fig. 2 zeigt die Aufsicht auf eine Antenne mit mehreren YAGI-Anordnungen nach der Erfindung. Die YAGI-Anordnungen haben einen gespeisten Dipol als gemeinsame Achse. Die YAGI-Anordnungen sind

NNN gleich aufgebaut. Direktoren P , D , D und Reflektoren R sind auf Kreisen angeordnet, die den gespeisten Dipol P als Mittelpunkt und die Radien d₁, d , d und r haben.

Der Winkel Q , um den die Hauptstrahlrichtung der Antenne beim Umschalten von einer YAGI-Anordnung auf die benachbarte springt, hängt von der Gesamtzahl der auf der Antenne verteilten YAGI-Anordnungen ab, mit denen eine Drehung von 360 simuliert werden soll.

Der Winkel O ergibt sich zu

S = Anzahl der YAGI-Anordnungen, z.B. mit S = 72 wird θ = 5 .

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M. Gueguen -1 - 5 -

Zur Vereinfachung wird im folgenden die Erfindung teilweise an der YAGI-Anordnung der Winkelreihe Q=I mit dem Reflektor R

12 3

und den Direktoren D , D , D^ beschrieben. Technisch unterscheidet sich diese YAGI-Anordnung nicht von den übrigen der Antenne.

Direktoren und Reflektoren sind bis auf ihre Länge, die nahezu /y 4 beträgt, identisch. Alle Direktoren oder Reflektoren, die längs eines Kreises angeordnet sind, haben die gleiche Länge. Direktoren und Reflektoren sind aus gutleitenden Metallstäben hergestellt und haben einen Durchmesser von ungefähr

Die Metallplatte mit dem Radius r ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Als parasitäres Element wird im folgenden ein Direktor oder ein Reflektor bezeichnet.

Fig. 3 zeigt wie eine PIN-Diode 2, die mit einem parasitären Element 1 verbunden ist, angeschlossen ist. Einer der Anschlüsse der Diode 2 ist mit der Metallplatte 4 verbunden. Der andere Anschluß ist über eine Drossel 3 an eine Vorspannungsquelle (nicht dargestellt) gelegt, die sich unter der Metallplatte 4 befindet.

Wenn ein positives Signal über die Drossel 3 an die Diode 2 gelegt wird, wird sie von einem Strom J durchflossen. Der Durchlaßwiderstand der Diode 2 hängt von J ab. Für einen Strom in der Größenordnung von 20 mA ist der Durchlaßwiderstand kleiner als 1 iv2i . Die Schaltung verhält sich so, als wäre das parasitäre Element 1 direkt mit der Metallplatte 4 verbunden. Unter Berücksichtigung des Spiegelungsprinzips ergibt sich dann, daß sich das parasitäre Element genau wie ein isolierter Draht im freien Raum verhält, der eine Länge von ungefähr Ί-/2 hat und zu Resonanzschwingungen angeregt werden kann.

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M. Gueguen -1 - 6 -

Wenn ein negatives Signal über die Drossel 3 an die Diode 2 gelegt wird, sperrt die Diode 2 so stark, daß ein Hochfrequenz signal, das von dem parasitären Element 1 empfangen wird, nicht in der Lage ist, die Diode 2 zum Durchlassen zu bringen. In diesem Fall ist die Impedanz des parasitären Elements 1 bezogen auf die Bodenplatte hoch und nur durch die Kapazität der Diode (ungefähr 0, 25 ρ F ) beschränkt. Das bedeutet: Bei einer Frequenz von F=I GHz beträgt die Impedanz ungefähr 600 a.2t . Das heißt, das parasitäre Element 1 mit einer Länge von ungefähr *γ4 steht dann so gut wie isoliert im freien Raum. Daher kann das parasitäre Element 1 dann nicht zu Resonanzschwingungen der Frequenz F angeregt werden und trägt nicht zur Bildung des Strahlungsdiagramms bei.

Die elektronische Drehung des Strahlung sdiagramms wird dadurch erzeugt, daß zuerst die vier parasitären Elemente der YAGI-Anordnung der Winkelreihe Q=I kurzgeschlossen werden, indem ein positives Signal an die vier zugehörigen Dioden gelegt wird, anschließend wird ein positives Signal an die zu den parasitären Elementen der YAGI-Anordnung der Winkelreihe Q = 2 gehörigen vier Dioden gelegt. In dieser Weise werden schrittweise jeweils die vier parasitären Elemente einer YAGI-Anordnung einer Winkelreihe kurzgeschlossen.

Fig. 4 zeigt, auf welche Weise man die Richtwirkung der Antenne verbessern kann. In Fig. 4 sind die vier parasitären Elemente R₁, D,, D und D der Winkelreihe Q=I längs der Achse R, χ angeordnet. Der gespeiste Dipol P liegt ebenfalls auf dieser Achse. Die Achse R.y steht senkrecht auf der Achse R.x. Die gestrichelt angedeutete Parabel wird eindeutig durch den Scheitelpunkt R , den Brennpunkt P und die Leitlinie H ζ bestimmt. Es gilt:

Strecke H .R₁ = Strecke R₁ P = r. öl 1

409809/0961

Die Kreise mit den Radien d , d und d schneiden die Parabel in den

JL C* J

Punkten A und A* , B und B' , C und C' .

In dem Koordinatensystem xR,y lautet die Parabelgleichung

y =4 rx

oder in Polarkoordinaten.

^J sin I

Dabei ist O der Betrag und φ die Richtung eines Vektors PA, der von P zu einem beliebigen Punkt auf der Parabel weist.

Durch zusätzliche parasitäre Elemente, die längs dieser Parabel senkrecht zu ihr angeordnet sind, wird die Rieht wirkung der Antenne in Richtung der Achse R, χ verstärkt.

In Fig. 5 wird dieser Sachverhalt näher erläutert. Die Parabel ist mit einer durchgezogenen Linie eingezeichnet. Betrachtet man ein parasitäres Element, dessen Projektion auf die Bodenplatte sich bei A auf der Parabel befindet, findet man, daß in der Ebene der Bodenplatte, für die Projektion T von P auf die Achse Ax' , die parallel an R₁ χ liegt, gilt:

ÄP + AT= 2r;

wie es von den Parabeleigenschaften her bekannt ist.

Das parasitäre Element, das senkrecht zu der Bodenplatte im Punkt A sich befindet, spricht auf das von dem gespeisten Dipol ausgesendete elektrische Strahlungsfeld mit einer zeitlichen Verzögerung an, die sich aus dem Abstand PA und aus der Lenz' sehen Regel ergibt, die für das in dem parasitären Element induzierte Feld gilt.

409809/0961 ,

M. Gueguen -1 -8- 2 3 Λ 1 1 1

Ϊ Wt
Unter der Annahme, daß Ee das an den Ort des Dipols P

erzeugte elektrische Feld ist, ergibt sich für das elektrische Feld E in der Nähe des Punktes A _ -τττ

Das elektrische Feld E' in dem parasitären Element ist um — ¹^ phasenverschoben:

2 AP

E¹ = KK'Ee^'T""^ * (O^K'-l)

ο / ^v — '

Das von dem parasitären Element ausgestrahlte Feld E'' ergibt sich im Punkt T zu:

=KK'K"E

oder mit AP + AT = 2r = -r—

Ε" = ΚΚ'κ'Έ e^j(£Ut-²^ = KK'K"E

ο ο

Das elektrische Feld im Punkt T ist also in Phase mit dem von dem gespeisten Dipol ausgesendeten Feld. Dadurch wird die Richtwirkung in Richtung von R₁X verstärkt; das Ausmaß der Verstärkung hängt von dem Produkt KK K ab. Die Koeffizienten K und K ' sind eine Funktion der Entfernungen PA und AT. Der Koeffizient K hängt von der Länge des parasitären Elements im Punkt A ab. Da das Produkt κκ'κ'' stets größer als Null ist, '

ergibt sich auch dann eine mehr oder -weniger große Verstärkung der Richtwirkung, wenn das Produkt KK κ' nicht seinen optimalen

409809/0961

Wert hat. Dieselben Überlegungen, wie eben dargelegt, gelten für die anderen Punkte der Fig. 4 (A', B und B*, C und C¹).

Unter den Direktoren, die bei der elektronischen Simulation der Antennendrehung zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht gebraucht werden, gibt es immer einige, die ganz in der Nähe der oben beschriebenen parasitären Elemente liegen. Jeweils zwei derartige Direktoren liegen auf den Kreisen mit den Radien d_ (k = 1,2,3). Diese insgesamt sechs Direktoren werden in diesemAusführungsbeispiel als zusätzliche parasitäre Elemente benutzt. Die Winkelreihen der YAGI-Anordnungen, zu denen diese Direktoren gehören, liegen symmetrisch zu der gerade wirksam gesteuerten YAGI-Anordnung und werden mit (M, +1) und (S+l-M,) bezeichnet. Im folgenden werden die Werte für M, bestimmt.

Bei der Verwendung von Polarkoordinaten für die Parabel ergibt sich für die Schnittpunkte der Kreise mit den Radien d, mit der Parabel

φ = 2 arc sin j/ — , (k= 1,2,3)

Die Winkelreihen M, mit den zusätzlichen parasitären Elementen, die den Schnittpunkten am nächsten liegen, werden durch folgende doppelte Ungleichung bestimmt.

κ a ^2 arc sin/ — ^L k _ q

^2 arc sin7 ~~ S ' k Ι ^αν .ς

Von den zwei möglichen Werten für M, wird der gewählt, für den die parasitären Elemente von den Schnittpunkten die kleinste Abweichung ^Ak haben.

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M. Gueguen -1 - 10 -

Als Beispiel wird eine YAGI-Anordnung gewählt mit:

r =0.25 %

U₁ = 0.34 1

d = 0.68 ,1

d₃ = 1.02 X

O = 5° (S = 72)

Somit ergibt sich für M., M_, M_ (s.a. Fig. 6) :

M₁ = 24 = 15 = 12

Die Winkelabweichungen /\A , von den Schnittpunktkoordinaten ©^betragen:

γ JC J- ^^

_ ₂o

3 ⁼ °*⁶°

Für die dazu symmetrisch liegenden Schnittpunkte A , Β', C* der Parabel mit den Kreisen der Radien d gilt:

£ _k = 2(180° -aresin f — ) Die Werte von Mf , m' , M* , die die den Schnittpunkten nächst-

L· Ct ό

liegenden parasitären Elemente bestimmen, ergeben sich zu: Μ' = (S- M₁) = 48
= (S- M₂) = 57

Mf₃ = (S - M₃) = - 60

Die Winkelabweichungen^χ, sind offensichtlich dieselben wie die Winkelabweichungen **<£ für die Punkte A, B, C.

403809/096

M. Gueguen -1 - 11 -

Aus dem Vorherigen ergibt sich, daß die Richtwirkung der YAGI-Anordnung der Winkelreihe Q= 1 wesentlich verbessert wird, wenn gleichzeitig mit den parasitären Elementen dieser Anordnung die sechs Direktoren der YAGI-Anordnungen der Winkelreinen (M, +1) und (S+l-M, ) kurzgeschlossen werden, in diesem Fall also die Direktoren der Winkelreihen 25, 16, 13, 49, 58, 61.

Da die M, unabhängig von Q sind, kann man die elektronische Drehung des in seiner Richtwirkung verbesserten Strahls erreichen, wenn man nacheinander die parasitären Elemente der Winkelreihen 2,3 usw. gleichzeitig mit den Direktoren, die zu den Winkelreihen

( lvL+2) und (S+2 - M,)

( M.+3) und (S+3 - M,) usw.

gehören, kurzschließt.

Aus der elektronischen Rotation ergibt sich eine Wiederholungsperiode S in der Bezeichnung der Winkelreihen. Wenn eine der Winkel·· reihen (M,+Q) oder (S+Q - M, ) den Wert S erreicht, wird beim nächsten Schritt der elektronischen Rotation die Winkelreihe 1 wieder erreicht.

Als numerisches Beispiel wird der 24. Schritt der elektronischen Drehung betrachtet. Die kurzgeschlossenen parasitären Elemente gehören bei diesem Schritt zu den folgenden Winkelreihen:

Reflektoren	Kreis	mit	24	48,	72
Direktoren auf dem
mit dem Radius d	Kreis	mit	24,	39,	9
Direktoren auf dem
dem Radius d	Kreis	24,	36,	12
Direktoren auf dem
dem Radius d„		24,

409809/09 61

Im folgenden wird als Ausführungsbeispiel eine Antenne nach der Erfindung beschrieben.

Zunächst besteht jede YAGI-Anordnung der Antenne aus:

CL/

einem gespeisten Dipol mit einer Länge von ungefähr /4 , einem Reflektor mit einer Länge von ungefähr γ4, der von dem gespeisten Dipol einen Abstand von y4 hat, drei Direktoren, die voneinander einen Abstand von ungefähr 0.34/1 haben und deren erster von dem gespeisten Dipol ebenfalls 0.34 %· entfernt angebracht ist.

Alle diese Elemente bestehen aus Metallstäben mit einem Durchmesser von ungefähr 6 10 %, . Die Längen der Direktoren sind kritisch, da sie die Antennenverstärkung und die Antennenimpedanz beeinflussen. Normalerweise sind diese Längen etwas kleiner als /y 4 und sie nehnen mit zunehmendem Abstand von dem gespeisten Dipol ab.

Die Abstände zwischen den Direktoren sind weniger kritisch und Abweichunfjvbn den angegebenen Abmessungen sind zulässig, um Direktoren«zur Berücksichtigung der endlichen Leitfähigkeit der Bodenplatte — an einer Stelle der Bodenplatte anzuordnen, an der es keinen Stromknoten der Oberflächenwelle gibt.

Die Bodenplatte besteht aus einer Metallscheibe mit dem Radius r , der zum Beispiel langer als 2 % ist. Die Oberfläche der Bodenplatte muß sorgfältig veredelt werden, um eine gute Leitfähigkeit zu erhalten und damit zu starke stationäre Oberflächenwellen zu vermeiden.

Wie bereits erwähnt, sind die S YAGI-Anordnungen identisch aufgebaut und die Lage jeder Anordnung auf der Bodenplatte wird bestimmt durch die zu erzielende elektronische Rotation, bei der die Anordnungen

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schrittweise nacheinander angeschaltet werden. Jeder Schritt bedeutet eine Drehung um Q = 360 . -

Beispielsweise wird eine für F =1 GHz ausgelegte Antenne eine Bodenplatte haben mit einem Radius r =350 mm.

Kurz zusammengefaßt ergibt sich für die Antennendaten: Sendespitzenleistung: größer als 2 kW

Bandbreite: zwischen 2% und 5% der Mittenfrequenz

Eingangsimpedanz: ^s/ 50 SIt

Maximale Verstärkung

der Hauptkeule im

Vergleich zu einer zwischen 8 und 10 dB

isotropen Antenne:

Maximale Verstärkung

der Nebenkeulen im

Vergleich zu der - 10 dB

Hauptkeule:

öffnungswinkel der

Strahlung in der +15 , . _o ,_

,,..,, - bei ά dB

Horizontalebene:

öffnungswinkel der

Strahlung in der \. _.o . . . _ c

„ ..- . , 7 30 , mit einem Maximum zwischen 15 u.

Vertikalebene: ' _η . „ ,_

bei ό dB

Die Unsymmetrie - Strahlnng in der Vertikalebene wird durch die endliche Ausdehnung der Bodenplatte hervorgerufen.

Periode der Strahlrotation: l/l 5 s Anzahl der Schritte:

Zeitdauer jeden Schritts: *\j 1 ms.

Im folgenden wird jetzt anhand von Fig. 7 die logische Schaltung beschrieben, mit der der Strahl der Antenne schrittweise gedreht wird.

Ein Schieberegister 5 mit S Speicherzellen , deren Eingänge mit

t.,L, ,t ,....., t und deren Ausgänge mit S₁, S₀ j , -^.

ώ Q S L Cd

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M. Gueguen-1 _Γ14- 7 *? A 1 *!

S„, ....S-, bezeichnet werden, wird durch einen Taktgeber 6 gesteuert. Die Taktfrequenz beträgt JS_ , wobei 'C die Zeitdauer einer Strahldrehung von 360 ist.

Die erste Speicherzelle des Schieberegisters 5 besteht aus einem Flip-Flop mit Verzögerung, der einen gesonderten Eingang d aufweist. Der Ausgang S_ ist mit dem S-Eingang e, eines unsymmetrischen Flip-Flop 7 verbunden. Der Ausgang des Flip-Flop 7 ist an den Eingang d des Schieberegisters 5 gelegt. Der R-Eingang e_ des Flip-Flop 7 ist mit dem Ausgang S₁ des Schieberegisters 5 verbunden.

Wenn ein Impuls, der in dem Schieberegister 5 verschoben wurde, die letzte Speicherzelle erreicht, wird der Ausgang S auf "1" Lage geschaltet. Diese ¹¹I" Lage wird über den Flip-Flop 7 an den Eingang d der ersten Speicherzelle des Schieberegisters 5 gelegt und beim ersten folgenden Impuls des Taktgebers 6 liegt der Ausgang S. des Schieberegisters 5 ebenfalls auf ⁿl"-Lage. Dadurch wird der Flip-Flop 7 zurückgesetzt und wird auf "0" Lage geschaltet. Beim, zweiten folgenden Impuls des Taktgebers 6, wird S₁ wieder auf "O¹¹ Lage zurückgesetzt.

Auf diese Weise haben die in dem Schieberegister 5 verschobenen

ο
Impulse eine Breite — und zu einer Zeit ist nur ein Ausgang

auf ¹¹I" Lage.

Impulse aus den Ausgängen S₁, S , .... S , ..., S werden benutzt

Li Q S

um die Dioden positiv vorzuspannen, die folgende Direktoren und Reflektoren kurzschließen.

- die Reflektoren der Winkelreihen 1,2,3....

- die Direktoren der Winkelreihen 1,2,3....

- die Direktoren der Winkelreihen (M.+1), (lvL+2), (M,+3), ...

- die Direktoren der Winkelreihen (S+l-Mj, (S+2-Mj, (S+3-M,), .

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M.Gueguen -1 -15- 73A1111

Jeder Ausgang S des Schieberegisters weist (l+3p) Anschlüsse auf. Einer dieser Anschlüsse ist mit einem Anschluß der Diode verbunden, die den Reflektor kurzschließt, der zu der YAGI-Anordnung der Winkelreihe Q gehört. Die restlichen 3p Anschlüsse werden nach den folgenden Regeln verwendet:

Die Ausgänge von ρ ODER-Schaltungen, beispielsweise 8-1, 8-2 und 8-3, sind mit ihren Ausgängen mit Anschlüssen der Dioden, die die Direktoren D , D , D , D , D der YAGI-Anordnung der

X Lm O IC p

Winkelreihe 1 kurzschließen, verbunden. Jede der ODER-Schaltungen 8-1, 8-2 nnd 8-3 hat drei Eingänge, von denen einer mit dem Ausgang S.. des Schieberegisters 5 verbunden ist.

Da es S YAGI-Anordnungen gibt, sind S β ρ ODER-Schaltungen vorhanden, die ähnlich wie die ODER-Schaltungen 8-1, 8-2-und 8-3 aufgebaut sind. Die Ausgänge jeder Gruppe von ρ ODER-Schaltungen sind mit Anschlüssen der Dioden verbunden, die die Direktoren D*p , D^? , D^ , d!P , D^Q der YAGI-Anordnung der Winkelreihe Q kurzschließen. Jeweils einer der drei Eingänge dieser ODER-Schaltungen ist mit dem Ausgang S des Schieberegisters 5 verbunden.

Da jeder Direktor dreimal während einer Strahldrehung um 360 benutzt wird (einmal als eigentlicher Direktor und zweimal als zusätzlicher Reflektor ) wird jede mit einem Direktor verbundene Diode während dieser Zeit dreimal positiv vorgespannt. Daraus erklärt es sich, daß ODER-Schaltungen mit drei Eingängen verwendet werden. Die zu den Direktor D, gehörende ODER-Schaltung beispielsweise ist mit ihrem ersten Eingang mit dem zu der Winkelreihe Q gehörenden Ausgang S des Schieberegisters 5, mit ihrem zweiten Eingang mit dem zu der Winkelreihe (M, +Q) gehörenden Ausgang des Schieberegisters 5 und mit ihrem dritten Eingang mit dem zu der Winkelreihe (S+Q -<MjJ gehörenden Ausgang des Schieberegisters 5 verbunden.

409809/0961.

M. Gueguen -1 -16- ? ^ Λ 1 1 1

Für das beschriebene Beispiel mit S = 72 und ρ = 3 ergibt sich (Fig. 7).

Die drei Eingänge der ODER-Schaltung 8-1 sind mit den Ausgängen S₁ , S__ und S verbunden.

Die drei Eingänge der ODER-Schaltung 8-2 sind mit den Ausgängen

S₁ , S₁ , und S verbunden. 1 JL η - Do

Die drei Eingänge der ODER-Schaltung 8-3 sind mit den Ausgängen

S₁, S₁₀ und S,, des Schieberegisters 5 verbunden. 1 Io öl

4 Patentansprüche 3 Bl. Zeichn.

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Claims

M.Gueguen -1 -17- 734111] Patentansprüche

1./ Antenne mit einem gerichteten Strahlungsdiagramm, das durch elektronische Mittel rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß S gleichartige YAGI-Anordnungen, die einen gemeinsamen dauernd gespeisten Dipol P und jede einen Reflektor (R₁ .R₉,..., R„)

1 1 1 „2 2 Jl ^{L h}

und ρ Direktoren (D₁, D_ , ..., D ; D₁, D. , ..

Lc ρ 1 c ρ

SS S

D. , D , ..., D ) aufweisen, von dem gemeinsamen gespeisten Lo ρ

Dipol P ausgehend in radialer Richtung auf einer kreisförmigen metallischen Bodenplatte (4) mit dem Radius r angeordnet sind, daß zwei benachbarte YAGI-Anordnungen um den Winkel θ

360° auseinanderliegen, wobei O gegeben ist durch θ = ,

S daß der Dipol P mit einer Frequenz F einer Hochfrequenzquelle RF gespeist wird, daß der Dipol P, die Reflektoren und die Direktoren senkrecht zu der Bodenplatte (4) orientiert sind, und eine Länge von ungefähr ~/4 haben, wobei /L die zu der Frequenz F gehörende Wellenlänge ist, daß die Reflektoren und Direktoren mit der Bodenplatte (4) jeweils über steuerbare Elemente (2), die eine Sperr- und eine Durchlaßrichtung haben, verbunden sind, daß die Elemente durch Steuersignale so gesteuert werden können, daß sie zur Wirksam- oder Unwirksamsteuerung der Reflektoren und Direktoren eine niedrige Impedanz oder eine hohe Impedanz haben, daß gleichzeitig nur der Reflektor und die Direktoren einer YAGI-Anordnung wirksam* gesteuert sind, während die Direktoren und Reflektoren der anderen YAGI-Anordnungen unwirksam gesteuert sind, daß zur elektronischen Rotation durch eine Steuereinrichtung in zyklischer Folge die Reflektoren und Direktoren benachbarter YAGI-Anordnungen wirksam gesteuert werden.

Dr.Gb/Sd -/-

13 8 73

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M. Gueguen -1 - 18 -

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Reflektor und die Direktoren einer YAGI-Anordnung wirksam gesteuert sind, nicht alle anderen Direktoren unwirksam gesteuert sind, sondern zur Verbesserung der Richtwirkung der jeweils wirksam gesteuerten YAGI-Anordnung von jeder der ρ Gruppen der Direktoren - wobei alle die Direktoren zu einer Gruppe gehören, die auf demselben Kreis mit dem gespeisten Dipol P als Mittelpunkt liegen - diejenigen beiden Direktoren ebenfalls wirksam gesteuert werden, die den beiden Schnittpunkten des Kreises, auf dem die Gruppe liegt, mit einer Parabel, die die jeweils wirksam gesteuerte YAGI-Anordnung als Symmetrieachse und ihren gespeisten Dipol P als Brennpunkt und ihren Reflektor R als Scheitelpunkt hat, am nächsten liegen.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die steuerbaren Elemente, die eine Sperr- und eine Durchlaßrichtung haben, PlN-Dioden (2) sind, von denen jeweils der eine Anschluß mit der Bodenplatte (4) und der andere Anschluß zum einen mit einem Reflektor oder Direktor und zum anderen mit einer Drossel (3) verbunden ist, über die Vorspannungen an diesen Anschluß gelegt werden können.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung für die elektronische Rotation einen Taktgeber (6), ein Schieberegister (5) mit S Speicherplätzen, wobei jeder Speicherplatz einer YAGI-Anordnung zugeordnet ist, undp'S ODER-Schaltungen enthält, von denen jede einem Direktor zugeordnet ist und drei Eingänge und einen Ausgang hat, wobei der Ausgang mit dem Anschluß für die Vorspannungen der dem zugeordneten Direktor zugehörigen

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PIN-Diode verbunden, ist, daß der Eingang jeden Speicherplatzes mit dem Taktgeber 6 verbunden ist, der Impulse mit einer Frequenz S abgibt, wobei "^T die Zeitdauer einer 360 Diagrammrotation ist, daß jeder Ausgang eines Speicherplatzes (1+3 p) Anschlüsse hat, von denen der erste mit dem Anschluß für die Vorspannungen derjenigen PIN-Diode verbunden ist, die dem Reflektor der dem Speicherplatz zugeordneten YAGI-Anordnung zugehörig ist, und daß von den restlichen 3 ρ Anschlüssen des Ausgangs eines Speicherplatzes ρ Anschlüsse mit je einem Eingang derjenigen ρ ODER-Schaltungen verbunden sind, die denjenigen Direktoren zugeordnet sind, die zu der YAGI-Anordnung gehören, die dem betreffenden Speicherplatz zugeordnet ist, und 2 ρ Anschlüsse mit je einem Eingang derjenigen 2 ρ ODER-Schaltungen verbunden sind, die denjenigen Direktoren " zugeordnet sind, die im Falle der Wirksamsteuerung einer YAGI-Anordnung zur Verbesserung der Richtwirkung dieser YAGI-Anordnung dienen, wenn sie ebenfalls wirksam gesteuert sind.

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Xl)

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