Kreuzdipol
Ein Kreuzdipol ist eine Antenne, die aus zwei über Kreuz angeordneten Dipolen besteht. Sie wurde vom amerikanischen Ingenieur George Harold Brown als englisch turnstile antenna (wörtlich übersetzt „Drehkreuz-Antenne“) im Jahr 1935 patentiert.[1] Eine inzwischen veraltete deutsche Bezeichnung ist „Drehfeldantenne“.[2]
Anwendung
Der Kreuzdipol wird als Empfangsantenne für den Rundumempfang horizontal polarisierter Sender (zum Beispiel für UKW-Hörfunk) benutzt, als rundumstrahlende Sendeantenne für diese Anwendungen sowie als Sende- und Empfangsantenne für zirkular polarisierte Wellen, z. B. in der Raumfahrt.
Horizontale Polarisation
Für die terrestrische Übertragung werden Kreuzdipole als Rundstrahlantennen mit horizontaler Polarisation verwendet.
Zirkulare Polarisation
Die zirkulare Polarisation entsteht durch eine um 90° phasenverschobene Speisung der Dipole zueinander. Diese Phasenverschiebung wird durch eine λ/4-Umwegleitung realisiert, d. h. ein Stück Hochfrequenzkabel, dessen Länge unter Berücksichtigung des Verkürzungsfaktors einem Viertel der Wellenlänge des Signals entspricht. Durch Vertauschen der direkt bzw. phasenverschoben angespeisten Dipole lässt sich die Polarisationsrichtung umkehren (linkszirkular/rechtszirkular).
Die zirkulare Polarisierung hat Vorteile in der Satelliten- und Weltraumkommunikation, weil kein Polarisationsfading auftritt, wenn beim Durchgang durch die Ionosphäre die Polarisationsrichtung der Wellen in unvorhersehbarer Weise gedreht wird (siehe Faraday-Effekt) oder das Raumfahrzeug sich (mit Antenne) dreht.
Eine zirkular polarisierte Antenne kann auch linear polarisierte Wellen beliebiger Polarisationsrichtung empfangen, allerdings mit einem Verlust von konstant 3 dB gegenüber der korrekten Zirkularpolarisation. Signale in der jeweils entgegengesetzt zirkularen Polarisation werden dagegen stark unterdrückt, sodass u. U. die unabhängige Nutzung der beiden Polarisationen im selben Frequenzbereich möglich wird.
Ausweitung des Prinzips
Das Prinzip des Kreuzdipoles kann analog bei Yagi-Antennen und logarithmisch-periodischen Dipolantennen angewandt werden, um höhere Antennengewinne bzw. größere Bandbreiten zu erreichen.
Kreuzdipole werden im Mittel- und Kurzwellenbereich eingesetzt, wenn es auf spezielle Eigenschaften der Ionosphäre ankommt. Bei HAARP wird so mit linkem Drehsinn die Ionosphäre aufgeheizt,[3] bei Rundfunksendern strahlt man mit rechtem Drehsinn vertikal nach oben ab, weil dann keine Energie durch Zyklotronresonanz verloren geht. Die Welle wird in einigen hundert Kilometern Höhe von der Ionosphäre reflektiert und kehrt mit vertauschtem Drehsinn zum Erdboden zurück, falls die Plasmafrequenz nicht überschritten wird.
Literatur
- Karl Rothammel, Alois Krischke: Rothammels Antennenbuch. DARC Verlag, Baunatal, ISBN 3-88692-033-X, Kap. 23.2.1.8 – Kreuzdipol (Turnstile).
Weblinks
Kreuzdipole als Mittelwellen-Sendeantenne in Europa:
Einzelnachweise
- ↑ Patent US2086976: Antenna system. Angemeldet am 20. September 1935, veröffentlicht am 13. Juli 1937, Anmelder: RCA, Erfinder: George H. Brown.
- ↑ Funkzielgerät FuZG 64 – Beschreibung und Bedienungsvorschrift. Werkschrift, Telefunken, November 1942, S. 10, PDF-Datei; 900 kB bei CDV&T, abgerufen am 9. August 2021.
- ↑ Radio frequency pumping of ionospheric plasma (Memento des vom 17. Dezember 2015 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. (PDF; 14,6 MB)
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Yagi turnstile antenna array for reception of weather satellite signals on 137-138 MHz at the European Space Agency (ESA) Redu satellite communication station near the village of Redu, Belgium, 1969-2003. In this frequency range satellites transmit signals in circular polarization so that the signal can be received regardless of relative antenna orientation, necessitating a circularly polarized ground antenna. Each of the six components of the array consists of two 9 element Yagi antennas mounted at right angles on the same axis and fed with a 90° phase difference, creating a circularly-polarized beam of radio waves.
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A turnstile antenna used for reception of weather satellite data on 137 MHz. It consists of two identical dipole antennas at right angles, fed in quadrature. This type of antenna is used because it receives circularly polarized radio waves transmitted by the satellite. Circular polarization is used for satellite communication because it is insensitive to the relative orientation of the transmitting and receiving antenna elements.
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