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Radiotelephonsystem.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein aus einer kombinierten Sende-und Empfangsvorriehtung bestehendes Radiotelephonsystem.
Der Erfindungsgegenstand besteht aus einem Sender und einem Empfänger, die zusammen eine Station bilden, und ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, dass eine einzige Antenne auf jeder Station sowohl mit dem Sender als auch mit dem Empfänger verbunden ist. Zweckmässig sind Sender und Empfänger mit dem Antennenkreis induktiv gekoppelt.
Ein sehr wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass Sender und Empfänger verbunden sind, so dass jeder Teil sowohl beim Senden als auch beim Empfangen mitarbeitet. Beispielsweise wird eine vom Sender erzeugte Welle dem Empfänger aufgedruckt und durch ihn verstärkt, so dass die ausgesandte Welle der Summe der Leistungen von Sender und Empfänger entspricht. Anderseits wird beim Empfangen eine dem Empfänger aufgedrückte Welle auch dem Sender aufgedrückt und auch durch
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entspricht.
Dies Zusammenarbeiten zwischen Sender und Empfänger ist dadurch erreicht, dass beide Einheiten sowohl induktiv mit einer gemeinsamen Antenne gekoppelt als auch miteinander direkt leitend verbunden sind. Letzteres kann dadurch bewerkstelligt werden, dass Sender und Empfänger mit der gemeinsamen Antenne leitend verbunden werden.
Der Sender auf der einen Station hat dieselbe Charakteristik wie der auf der andern Station. Das gleiche gilt für die Empfänger. Auf jeder Station sind Sender und Empfänger synchron in bezug aufeinander abgestimmt und auch mit den entsprechenden Vorrichtungen auf der andern Station in Resonanz.
Die beiden Abstimmeinheiten in den Antennenkreisen der beiden Stationen werden genau derart abgestimmt, dass sie Wellen der gleichen Frequenz durchlassen. Infolgedessen senden und empfangen beide Stationen lediglich Wellen der gegebenen Frequenz und keine andern. Zwischen den beiden Stationen wird also ein Band von strahlender Energie mit derselben Frequenz gebildet, und sämtliche Röhren in beiden Stationen schwingen in Synchronismus mit dieser Frequenz.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt in dem Aufbau der empfangenen Welle, der nunmehr näher beschrieben werden soll : Wenn eine Station empfängt, so wird die ankommende Energie sowohl dem Sender als auch dem Empfänger der betreffenden Station zugeführt. Die eintreffenden modulierten Wellen werden der Empfängereinheit in der üblichen Weise aufgedrückt und geben hier die Stimme mit demselben Charakter wieder, wie sie in den Sender der andern Station hineingesprochen ist. Dem Sender der Empfangsstation, der sowohl mit der Gegenstation als auch mit dem Empfänger der eigenen Station synchron arbeitet und zusammen mit dem letzteren Empfänger mit dem gemeinsamen Antennenkreis induktiv gekoppelt ist, werden dieselben modulierten Wellen aufgedrückt wie dem Empfänger.
Der Sender verstärkt diese Wellen und baut sie daher mit der erhöhten Senderleistung auf. Diese Wellen werden ihrerseits dem synchron abgestimmten Empfänger aufgedrückt, so dass die gesamte wiedergegebene Welle der Summe der Leistungen von Empfänger und Sender entspricht.
Die Regenerierung der ankommenden Wellen durch den Sender der Empfangsstation setzt die letztere in den Stand, verhältnismässig schwache Signale wirksam zu empfangen, so dass die Station einen grosseren Empfangsbereich hat. Infolgedessen braucht man auf der Sendestation einen entsprechend
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Ein besonderes Merkmal des Antennenkreises besteht darin, dass er mit einer Wellenabstimmeinrichtung versehen ist, die als mikrometrisches Siebfilter wirkt und nach beiden Richtungen lediglich den Durchgang von Wellen einer ganz bestimmten Frequenz gestattet.
Diese Vorrichtung kann die Form einer Solenoidspule mit Mikrometeradjustierung haben. Sie wird so abgestimmt, dass sie lediglich den Durchgang von Energie einer bestimmten Frequenz gestattet.
Als Ausführungsbeispiel sind in der Zeichnung zwei Stationen A und B dargestellt, von denen die Station A einen Sender T und einen Empfänger 11 und die Station B einen Sender T'und einen Empfänger R'hat.
In der Station A ist die Antenne 1 mit einer Solenoidspule 2 verbunden, die in bezug auf eine Metallplatte 3 verstellbar angeordnet ist. Die Platte 3 ist mit einer Klemme der Spule 4 verbunden, deren andere Klemme mit der Erde 17 in Verbindung steht. Die Elemente 2 und 3 können gegeneinander verstellt werden und wirken als eine Wellenabstimmvorrichtung, die als mikrometrische Siebkette dient und nach jeder Richtung lediglich den Durchgang von Wellen ganz bestimmter Frequenz gestattet. Die Spule 4 ist mit einer andern Spule 5 induktiv gekoppelt.
Die Anode 7 einer Schirmgitterröhre 6 steht über einen Leiter. 8 mit der einen Klemme der Spule 5 in Verbindung, deren andere Klemme mit der positiven Klemme der Batterie 9 durch die Leitung 10 verbunden ist. Von einer Abzapfung der Batterie führt der Leiter 11 zu dem Schirmgitter 12 der Röhre 6.
Das Gitter 13 ist durch den. Leiter 14 mit der einen Klemme des Kristalloszillators 15 verbunden. dessen andere Klemme über die Leitung 16 mit der Erde 17 in Verbindung steht. Die Leitung 18 führt vom Gitter 13 über eine Drosselspule 19 und einen G : tterwiderstand 20 zu der einen Klemme der Ausgangswindung 21 eines Transformators, deren andere Klemme mit der Erde 17 in Verbindung steht. Der Transformator hat einen Kern 22 und eine Primärspule 23. In dem Primärkreis liegt ein Mikrophon 24 und eine Stromquelle 25.
Die Kathode 26 der Schirmgitterröhre 6 ist mit einer Heizstromquelle 27 und über eine Leitung 30 mit der Erde 17 verbunden. Zwischen Kathode 26 und Leitung 11 ist eine Leitung 28 eingeschaltet. Im Nebenschluss zum Gitter 13 und der Anode 7 liegt ein aus der Leitung 8, einem variablen Kondensator 29 und einer Leitung 14 bestehender Stromkreis.
Der Empfänger R ist mit dem Antennenkreis gleichfalls induktiv gekoppelt, u. zw. führt eine Leitung M von der Spule 4 zu einer Spule 32, deren andere Klemme mit der Erde 17 verbunden ist.
Die Kathode 37 einer Schirmgitterrohre 34 steht mit einer Heizstromquelle. 39 und über eine Leitung 40 mit der Erde 17 in Verbindung. Ein Kondensator 41 ist zwischen die Kathode. 37 und die zum Schirmgitter ? führende Leitung 42 geschaltet.
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und einer Leitung 44 bestehender Stromkreis.
Das Schirn@gitter 36 steht durch die Leitung 42 mit einer Anzapfung der Stromquelle 46 in Verbindung. Diese ist mit ihrem negativen Pol über einen Kopfhörer 47 und ein Leitung 48 mit der Erde 17 und mit ihrem positiven Pol über eine Spule 49 und die Leitung 44 mit der Anode 38 verbunden.
Das Gitter 35 steht über die Leitung 43 und eine mit der Spule 32 induktiv gekoppelte Spule 3. - ; mit dem negativen Pol einer Stromquelle 50 in Verbindung, deren positiver Pol über die Leitung 48 an die Erde 11 angeschlossen ist, Diese Stromquelle liefert dem Gitter 3J eine negative Vorspannung.
Sender und Empfänger stehen miteinander über die Leitungen 30, 31, 48 direkt in Verbindung, so dass ein-und ausgehende Signale beiden Vorrichtungen aufgedrückt und in ihnen verstärkt werden. wobei während des Sendevorganges T und R als Sender und während des Empfangsvorganges als Empfänger arbeiten.
Station B ist genau ebenso aufgebaut wie Station A. Den Teilen 1, 2, : ; der Station A. entsprechen hier die Teile l', 2', 3'usw.
Die Arbeitsweise des Systems ist die folgende :
Nach Einschalten sämtlicher Stromkreise beginnt der Kristalloszillator 15, der eine bestimmte Grundfrequenz hat, zu schwingen, und diese Schwingungen, die ihren Charakter von der auf das Mikrophon 24 einwirkenden Stimme erhalten, drücken dem Gitter der Röhre 6 entsprechende Schwingungen auf. Die Rohre verstärkt diese Schwingungen und drückt sie der mit der Antennenspule 4 gekoppelten Ausgangspule auf. Die Welle passiert dann induktiv die Siebkette 2, 3 und wird von der Antenne 1 in den Raum ausgestrahlt.
Gleichzeitig wird aber auch die aufgedrückte Welle durch die direkte Verbindung 81 der Antennen-
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aufgedrückt. Die Röhre 34 und die zugehörigen Elemente verstärken gleichzeitig das ihnen aufgedruckte Signal, und das so verstärkte Signal wird in das Antennensystem zurückgeliefert, so dass die ausgesandte Welle eine Stärke hat, die der Summe der in T und R erzielten Verstärkungen entspricht.
Eine ankommende Welle wird in dem Empfänger R in der üblichen Weise aufgenommen. Da aber sowohl der Sender T als auch der Empfänger R mit demselben Antennenkreis induktiv gekoppelt und leitend verbunden sind, also über 30, 31 und 48 eine direkte Verbindung miteinander haben, ergibt sich
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schwächere Signale als sonst wirksam empfangen und auf der Sendeseite mit geringerer Energie strahlen kann.
Die Vorrichtung arbeitet durchaus zweiseitig, und die eigenartige Anordnung ermöglicht es, dass der Empfängertransformator mit Hochfrequenz erregt wird, diese in den nunmehr niederfrequent arbeitenden Ausgangskreis übertritt, sie dem Ausgangskreis des Sendetransformators zuleitet, wo sie durch die Wirkung des Senders regeneriert und dem Empfängertransformator wieder zugeleitet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, solange das Signal dauert, wobei jedesmal eine Wiedergabe und entsprechend Verstärkung erfolgt. Theoretisch besteht eine unbegrenzte wiedergebende Wechselwirkung zwischen den beiden Entladungsvorrichtungen während der Dauer des Signals.
Dieser Vorgang mag noch näher beschrieben werden : Wenn ein Impuls von der Frequenz, auf die die Vorrichtung abgestimmt ist, auf die Antenne 1 auftrifft, so gelangt sie über die Abstimmeinheit 2 zur Spule 4 des Transformators in T. Von hier wandert der Impuls in zwei Richtungen weiter. Induktiv beeinflusst er die Spule 5 und drückt seine Charakteristik dem Gitter 13 der Entladungsvorrichtung 6 auf, die genau mit derselben Frequenz schwingt wie die Entladungsvorrichtung 34 des Empfängers R. Dieser Impulsteil mag für den Augenblick nicht weiter verfolgt und statt dessen der andere Impulsteil betrachtet werden. Von der Spule 4 gelangt dieser zur Spule 32, tritt induktiv zur Spule 33 über und drückt seine Charakteristik dem Gitter 35 der Entladungsröhre 34 auf.
Betrachtet man in diesem Augenblick beide Einheiten unabhängig voneinander, so hat man zwei auf Synchronismus abgestimmte Einheiten, die in derselben Modu- lationscharakteristik arbeiten. Nun sind aber die beiden Einheiten nicht unabhängig voneinander, sondern sind sowohl induktiv über das Antennensystem als auch unmittelbar leitend miteinander verbunden, wobei die Antennenleitung einen Teil der direkten Verbindung bildet. Infolgedessen verteilt sich die Energie des Signals auf die beiden Einheiten während der Dauer des Signals. Auf der gegenüberliegenden Station empfängt der Empfänger R'die Hochfrequenzwelle durch die induktive Kopplung der Spulen 32' und 33'. Als Niederfrequenz wird dann die Welle direkt dem zugehörigen Sender T'zugeleitet.
Beim Senden besteht eine nicht ausgestrahlte Modulation an dieser Stelle von Niederfrequenzen, denn eine direkte Verbindung vom Gitter 13 der Entladungsröhre 6 zum Gitter 35 der Entladungsröhre 34 über Mikrophontransformator 21, Leitung 31, Vorspannbatterie 50 und Leitung 43 hat die Frequenz des Eingangskreises des Mikrophontransformators. Umgekehrt leitet beim Empfang das Gitter 35'bei einer durch die Abstimmung der sekundären Transformatorwicklung 33'bestimmten Frequenz die empfangene Modulation direkt zum Gitter 13'des Senders T'bei Niederfrequenz. Die Sendeeinheit T'arbeitet zusammen mit dem Empfänger, so dass die Signale mit der kombinierten Leistung der beiden Einheiten wiedergegeben und verstärkt werden.
Die die Schwingungen hervorrufenden Energiequellen sind hier als Batterien dargestellt worden ; statt dessen könnte man aber auch andere Energiequellen verwenden. Auch könnten die hier gesondert gezeichneten Stromquellen teilweise oder ganz miteinander kombiniert werden. Es sei nochmals besonders hervorgehoben, dass Sender und Empfänger einer jeden Station mit dem Antennenkreis induktiv gekoppelt und miteinander direkt verbunden sind.
In den beiden Stationen werden die entsprechenden Apparate ausserordentlich fein abgestimmt, so dass die Stationen synchron eingestellt sind, und die Einschaltung einer Resonanzabstimmung wirkt fis zusätzliche Siebkette in einem bereits überselektiven Kreis. Resonanzabstimmung wird durch richtige Einstellung der Abstimmelemente 2 und 2'erzielt. Sind diese Elemente richtig eingestellt, so lassen sie nur Wellen bestimmter Frequenz und keine andern durch, wodurch gegenseitige Störungen vermieden werden und eine Abstimmung erreicht ist, die ausserordentlich scharf und ihrer Wirkung nach mikron etrisch ist. Beim Arbeiten bildet sich zwischen den beiden Antennen ein Band strahlender Energie von ganz bestimmter Frequenz und alle Einheiten der Stationen sind in absolutem Synchronismus.
Durch d'e enge Verknüpfung zwischen Sender und Empfänger auf jeder Station und die Aufrechterhaltung eines Bandes strahlender Energie von ganz bestimmter Frequenz zwischen den beiden Stationen werden alle Einheiten in synchroner Schwingung erhalten, und wenn eine Einheit aus irgendeinem Grunde vom Synchronismus abweichen will, so wird sie wieder zum Synchronismus zurückgebracht. Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Anordnung die Wirkung der gegenüberliegenden Stationen eine gegenseitige Verständigung ermöglicht, ohne dass man irgendeinen Teil der Sende-oder Empfangseinheiten zeitweise ausser Wirksamkeit setzen müsste. Das Band strahlender Energie zwischen den beiden Stationen kann, wie bei gewöhnlichen Rundfunkwellen, durch den leeren Raum wandern. Man kann es aber auch längs eines metallischen Leiters, der beide Stationen verbindet, wandern lassen, z.
B. längs eines Drahtes, eines Gebäudeteile, eines Kabels oder einer Gebäudeleitung, längs des Rahmens eines Flugzeuges oder Fahrzeuges usw. Wo eine derartige Verbindungsleitung benutzt wird, wandert das Band strahlender Energie an ihr entlang, und die übliche Antenne wird entbehrlich.
Je geringer der Widerstand eines abgestimmten Kreises ist, um so niedriger ist sein Dekrement und um so grösser ist das Andauern einer induzierten Schwingung. Damit die Stromkreise den schnellen
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Auf diese Weise können Frequenzbänder zu beliebigen Zwecken behandelt werden, sogar besonders breite Bänder, wie sie beim Fernsehen verwendet werden. Das Eingangsband kann so breit sein, wie es für die Kombination von Stimme und Bild zweckmässig ist. Das effektive Band ist trotzdem nicht breiter als einige Perioden, denn bei der Verzerrung konvergiert der ganze zyklische Bogen auf eine Breite, die nicht grösser ist als der Eingang der Vertiefung in der Kristallresonanzkurve.
Der Erfindungsgegenstand könnte auch bei drahtloser Telegraphie verwendet werden, in welchem Falle ein Telegraphentaster an die Stelle des Mikrophons tritt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Radiotelephonsystem, gekennzeichnet durch einen Sender (T) und einen besonderen Empfänger (R) in jeder Station, die miteinander direkt verbunden sind, so dass jeder Teil das Signal des andern regeneriert.