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Luftleiter für gerichtete drahtlose Telegraphie und Telephone.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftleiter für drahtlose Zeichengebung, der besonders für den Gebrauch kurzer Wellen geeignet ist.
Es ist ein gerichtetes System bekannt geworden, bei dem ein Luftleiter im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors angeordnet ist, der aus zwei oder mehreren Sätzen von in einer parabolischen Fläche liegenden Leitern besteht, wobei jeder Leiter mit dem Luftleiter abgestimmt ist. Um eine wirklich scharf gerichtete Wirkung mit einem solchen System zu erzielen, ist es nötig, dass die Abmessungen des Reflektors sehr gross, sowohl in horizontaler wie in vertikaler Richtung, verglichen mit der Wellenlänge sind. Zudem ist es nicht leicht, den Reflektor, wenn er einmal errichtet ist, zu vergrössern.
Gemäss der Erfindung besteht das Luftleitersystem aus einer Anzahl von vertikalen Drähten im Abstand eines Bruchteiles der Wellenlänge voneinander in einer Ebene, die im rechten Winkel zur gewünschten Wirkungsrichtung liegt. Die Drähte sind oben und unten miteinander verbunden und jeder Leiter ist zusammen mit den Drähten, die ihn oben und unten mit dem nächsten verbinden, auf die benutzte Wellenlänge abgestimmt. Die wirkliche Länge hängt ab von dem Abstand und in gewissem Masse von der Zahl der gebrauchten vertikalen Leiter.
Ein solches Luftleitersystem kann unbeschränkt ausgedehnt werden, ohne merklich die Abstimmung zu beeinflussen. Wenn man das System mehrmals so lang macht, als die Länge der benutzten Welle, kann ein sehr scharfes Senden oder Empfangen in einer horizontalen Ebene erhalten werden, wobei der Richteffekt eine Funktion des Verhältnisses der Länge des Systems zur Wellenlänge ist. Übrigens kann man durch Anordnung zweier oder mehrerer Systeme übereinander und Speisung derselben aus einer gemeinsamen Quelle scharfe Richtwirkungen in der vertikalen Ebene erhalten.
Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht die Erfindung. Die horizontalen Drähte c, d, e und f bilden mit den sie verbindenden vertikalen Drähten zwei übereinanderliegende Luftleitersysteme. Sie werden von den beiden Masten oder Türmen A und B getragen.
Jedes der verbundenen Luftleitersysteme e, d und e, t befindet sich in Abstimmung in der vertikalen Richtung mit der Sende- oder Empfangswelle. Die beiden Systeme sind elektrostatisch durch die kleinen Kondensatoren k zwischen den horizontalen Drähten d und e miteinander gekoppelt. Praktisch reicht die Kapazität zwischen den Drähten p und e als Kopplungskapazität aus. Es können zwei, drei und mehrere Systeme übereinander angewendet werden, wobei jedes mit dem darüberliegenden elektrostatisch oder auf äquivalente Weise gekoppelt ist.
Schwingungen, die in einem der Systeme hervorgerufen werden, erzeugen dann Schwingungen in den Systemen darüber und darunter. Die Länge der vertikalen Glieder und die Kopplungskapazitäten sollen so bemessen werden, dass die Ströme in jedem System in derselben Phase sind.
Solch ein Luftleitersystem kann in vertikaler und horizontaler Richtung erweitert werden, ohne merklich die natürliche Abstimmung desselben zu beeinflussen. Wenn es in der richtigen Weise von einem Sender gespeist wird, sind die Ströme in allen vertikalen Gliedern desselben in derselben Phase und der Luftleiter ergibt zwei Strahlungen in entgegengesetzten Richtungen, u. zw. in rechten Winkeln zur Ebene des Systems. Die Konzentration der Strahlung ist eine einfache Funktion der Abmessungen des Luftleiters in beiden Richtungen, der vertikalen und der horizontalen.
Es ist wünschenswert, dass keine Schwingungen in dem Luftleiter in horizontaler Richtung zustande kommen, da diese einen Energieverlust darstellen. Der Luftleiter wird daher zweckmässig in Einzelteile
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durch Einfügung von Unterbrechungen in die horizontalen Drähte unterteilt ; Widerstände r in den horizontalen Gliedern unterdrücken diese Schwingungen.
Es hat sich gezeigt, dass es bei einem Luftleiter, der gross ist im Vergleich zur Wellenlänge, wichtig ist, um Ströme in allen vertikalen Gliedern von wesentlich derselben Phase und Intensität zu erzeugen, die Energie an einer Anzahl von Punkten gleichzeitig zuzuführen. Die Speisepunkte sollten nicht weiter als eine Wellenlänge voneinander liegen, vorzugsweise werden sie eine halbe Wellenlänge voneinander angeordnet.
Die elektromotorischen Kräfte, die an jedem Speisepunkt aufgedrückt werden, müssen alle dieselbe Phase und Intensität haben. Dies wird erreicht, wenn ein Kabel von jedem Speisepunkt zum Generator gelegt und dafür gesorgt wird, dass die Länge aller dieser Kabel die gleiche ist.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Speisung des Systems. t ist der untere horizontale Draht des Luftleiters wie in Fig. 1. A, B, 0 und D sind gleich weit entfernte Speisepunkte, die je durch einen Kondensator und die Sekundärwicklung eines Transformators mit der Erde oder einem Gegengewicht verbunden sind. Die Primärwicklungen der Transformatoren a, b, c und d sind je mit einem Kabel verbunden. Getrennte Kabel gleicher Länge bzw. elektrisch äquivalenter Länge können gebraucht werden, oder die Kabel können, wie Fig. 2 zeigt, paarweise oder gruppenweise verbunden sein, jedoch so, dass die Länge von jedem Transformator zum Generator dieselbe ist. Es ist für eine gute Wirksamkeit nötig, dass keine Reflexion der vom Generator durch die Kabel übertragenen Schwingungen an den
Speisepunkten stattfindet.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Übersetzungsverhältnis der
Transformatoren so gewählt wird, dass der effektive Widerstand jedes von einem Transformator gespeisten.
Teiles des Luftleiters, bezogen auf das Kabel, gleich dem kritischen Widerstand ist, der an den
Kabelenden zur Verhinderung der Reflexion erforderlich ist. Unter diesen Umständen kann keine
Reflexion stattfinden und keinerlei stehende Wellen kommen in den Kabeln zustande.
Es hat sich gezeigt, dass Kabel, die aus parallelen Leitern, ähnlich einem Lechersystem, bestehen und in eine metallische Hülle eingeschlossen sind, am besten sind und eine sehr gute Wirkung ergeben.
Es ist manchmal zweckmässig, die Transformatoren in der Mitte der vertikalen Teile des Luftleiters einzuschalten, und wenn der Widerstand des Luftleiters gleich oder annähernd gleich dem kritischen
Widerstand des Kabels ist, kann das Kabel direkt in die vertikalen Glieder eingeschaltet werden, ohne
Zuflucht zu Transformatoren nehmen zu müssen. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren können schliesslich auch zwischen die Abschnitte des Luftleiters eingeschaltet werden, z. B. zwischen die Drähte d und e, Fig. 1.
Zwei Lumeitersysteme gemäss t ig. l können in parallelen Ebenen eines hinter dem anderen und im Abstand einer Viertelwellenlänge oder eines ungeraden Vielfachen einer Viertelwellenlänge angeordnet. werden. Wenn das eine als Sender gebraucht wird, wirkt das andere wie ein Reflektor ; man erzielt auf diese Weise ein einseitig gerichtetes Senden oder ebensolchen Empfang mit jedem gewünschten Grad der Konzentration. In dieser Kombination kann der Sendeluftleiter niedriger sein als der reflektierende Luftleiter. Da der letztere keinerlei Energiespeiseanordnungen gebraucht, kann er vertikal leicht über verschiedene Wellenlängen ausgedehnt werden und es kann daher grosse Konzentration in vertikaler Richtung erhalten werden.
Eine mögliche Anordnung besteht aus einem Sendeluftleiter von geringer Höhe im Vergleich zur Wellenlänge in Verbindung mit einem Reflektor, der hoch ist, verglichen mit der Wellenlänge, und in der Form einer zylindrischen Parabel angeordnet ist, deren Brennlinie horizontal liegt und mit dem Sendeluftleiter zusammenfällt.
Als praktische Angabe für die Dimensionierung des beschriebenen Luftleitersystems und der damit erhaltenen Resultate diene folgendes Beispiel :
Für einen Luftleiter gemäss Fig. 1 ergibt sich, dass ein praktischer horizontaler Abstand zwischen den vertikalen Gliedern Vs der Wellenlänge ist und dass der hiezu passende Abstand zwischen den hori-
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Gebrauch eines Sendeluftleiters und eines Reflektors ergibt sich, dass bei einem Luftleiter von einer Fläche gleich der Wellenlänge in Quadrat die in einer Richtung im rechten Winkel zum Luftleiter ausgestrahlte oder empfangene Energie zehnmal so gross ist als die durch einen gewöhnlichen Luftleiter ausgestrahlte oder empfangene Energie, der dieselbe Totalenergie hat. Für Luftleiter von einer Fläche grösser als die Wellenlänge im Quadrat ist die Wirkung praktisch proportional der Fläche.
Ein Luftleiter von 10 Quadratwellenlängen gibt 100mal die Energie in der gewünschten Richtung und empfängt aus dieser Richtung 100mal die Energie, die ein gewöhnlicher Luftleiter empfängt. Die Kombination sowohl an der Sende-wie an der Empfangsstation von Luftleitern von 10 Quadratwellenlängen mit Reflektoren gibt 10. 000mal die Energie, die mit gewöhnlichen Luftleitern erhalten wird. Wenn die Luftleiter eine Wellenlänge hoch und 10 Wellenlängen breit sind, wird praktisch keine Energie ausgestrahlt oder empfangen ausserhalb eines Winkels von 50 bis 70 aus der Verbindungslinie der Stationen.
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