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Drahtloses MeMaelhtelegraphicsystem.
Gegenstand der Erfindung ist ein drahtloses Mehrfachtelegraphiesystem, durch welches das Senden bzw. Empfangen von Mehrfachtelegrammen auf drahtlosem Wege, u. zw. auch mit Systemen, die Zeichen ungleicher Länge-wie das amerikanische und das kontinentale Morsesystem-verwenden, ermöglicht wird.
Die Erfindung macht sich die an sieh von der Mehrfaehtelegraphie mittels mehrerer Kanäle bekannte Zeiteinteilungsmethode zunutze, nach der die aufeinanderfolgenden Grundzeiteinheiten bzw.
Stromschritte oder Grundlängen der Telegrammzeichen jedes Kanals in eine der Anzahl der Kanäle entsprechend Anzahl gleicher Teile zerlegt werden und fortlaufend den Känalen der Reihe nach nur je einer dieser gleichen Teile zur Bildung eines zusammengesetzten Signals entnommen wird. Gemäss der Erfindung werden diese zusammengesetzten Signale mittels elektrischer Wellen auf eine Radioempfangsstation übertragen, in der sie nach Gleichrichtung zum Wiederaufbau der Zeichen jedes einzelnen Kanals dienen, indem sie vermöge der Wellenform des zusammengesetzten Signals selbst an Stelle besonderer Synchronisiermittel bewirken, dass die einzelnen Zeichen den entsprechenden Kanälen zugeordnet und die bei der Übertragung unterdrückten Teile der einzelnen Zeichen wiederhergestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Sperrkreisanordnung, die beim Wiederaufbau der Punkte und Striche der Zeichen jedes einzelnen Kanals zu normalen Einheiten voller Länge mithilft.
Zweckmässig wird die Länge bzw. Dauer der Punktmarke oder-periode als Grundeinheit der
Zeitunterteilung für das Mehrfachkanalsystem verwendet. Das zusammengesetzte Zeichen wird beim
Empfang in dieselben Teile zerlegt, aus denen es gebildet worden ist, und jeder dieser Teile wird durch einen entsprechenden Verteiler dem betreffenden Kanalapparat zugeteilt. Gemäss der Erfindung wird hiefür ein ekeltrischer Kreis verwendet, der den Empfang der übertragenen Zeichen entsprechend steuert, wodurch die Telegraphiergeschwindigkeit erhöht wird, da die Verwendung mechanischer Relais und Ver- teiler erspart und dadurch die Trägheit mechanisch bewegter Teile ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird ein praktisch augenblicklich wirkendes trägheitsloses Relais geschaffen.
Ein weiterer Vorteil ist der, dass die mit mechanischen Kontakten verbundenen Übelstände, wie Abnutzung der Elemente, Funken,
Verschmutzen der Kontakte, vollständig bei den der Erfindung gemäss getroffenen Anordnungen ver- mieden werden.
Der verwendete Verteiler ist ein Vibratorkreis, der so eingerichtet ist, dass er mit einer Frequenz vibriert, die ganz wenig von der verschieden ist, die der Sendeschlüsselgeschwindigkeit für die einzelnen
Kanäle entspricht, wobei ein Teil des empfangenen Zeichens dazu dient, die Phase der Vibratorsehwingungen zu regeln und so die Steuerung des Kreises aufrechtzuerhalten. Ein Vibrator dieser Art an sich ist in "Annales de Physique"XII. 1919, S. 237, von Abraham und Bloch beschrieben und näher behandelt in einem Aufsatz "Relaxation Oscillations" von B. van der Pol jun. in The Philosophical Magazine",
London, Nov. 1926.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand durch ein Ausführungsbeispiel schematisch ver- anschaulich.
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Die Fig. 3 zeigt den Empfangsapparat für einen vollständigen Kanal und die Fig. 4 in Diagramm- form dip Art, in der das zusammengesetzte Zeichen beim Empfang zerlegt und die einzelnen Zeichen wiederhergestellt werden.
In Fig. 1 ist ein Sendeapparat 1 mit einer Antenne 2 und Erde 5 dargestellt. Mittels einer geeigneten Vorrichtung, wie z. B. des bekannten Apparates von Kleinschmidt, werden die Papierstreifen den zu sendenden Zeichen entsprechend gelocht. Eine der Zahl der Kanäle des Systems entsprechende Mehrzahl von Streifen wird verwendet, um Relaissteuerungen (wie die bekannten automatischen Streifensender
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und den Kommutator in Phase und Synchronismus zu erhalten ; dies können biegsame Antriebe von einem gemeinsamen Motor oder von einzelnen Motoren an einer gemeinsamen Wechselstromquelle od. dgl. sein.
Der Kommutator führt eine Umdrehung für jede Punktperiode der automatischen Sendesteuer- anordnung aus. In dem veranschaulichten Beispiel, bei dem es sich nur um einen Zweikanalkreis handelt.
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von den beiden Steuerriehtungen aufgenommenen Zeichen abwechselnd überträgt, also die andere Hälfte der Punkteinheit umerdrüekt, die dann später durch den Sperrkreis im Empfänger wiederhergestellt wird. Der Kreis für die zusammengesetzten Zeichen 17, der die Sendeanordnung 1 betätigt, wird also abwechselnd den Kanälen 1 und 2 je für eine Zeitlang zugeordnet, die einer dieser Halbpunktperioden gleich ist.
In Fig. 2 veranschaulichen die in den Reihen 1 und 2 dargestellten Linienzüge die Sendesignale der beiden Kanäle 1 bzw. 2, wie sie in den Steuervorriehtungen 5 bzw. 6 durch die gelochten Streifen hervorgerufen werden. Die Zeichen des Kanals 1 bzw. die Einheiten derselben werden durch den Kommutator J J in zwei gleiche Teile zerteilt, und eine Hälfte derselben wird durch die Bürste 14 in der in der Reihe 3 der Fig. 2 gezeigten Form auf den Ausgangskreis übertragen. In gleicher Weise werden die Sendezeichen des Kanals 2 in zwei gleiche Teile mit Halbpunktlängen zerlegt, von denen nur einer durch die Bürste 14 auf den Sender 1 übertragen wird, der in der Reihe 4 der Fig. 2 veranschaulicht ist.
Da der Ausgangskreis den Kanälen 1 und 2 abwechselnd je für eine Zeit, die gleich diesen Teillängen ist, zugeteilt wird, so werden die zusammengesetzten Zeichen die in Reihe 5 dargestellte Form annehmen und die diesen entsprechenden Zeichen in der Antenne in der Reihe 6 gezeigten Form auftreten.
In dem in Fig. 3 sehematiseh veranschaulichten Empfänger werden die empfangenen zusammengesetzten Zeichen zuerst gleichgerichtet durch den Gleichrichter 20 und dann an eine Koppelrohre : 21 weitergegeben, deren Ausgangskreis über einen Kondensator 22 und eine Selbstinduktion 23 mit einem Vibratorkreis 24 verbunden ist. Die Induktion 23 hat die Aufgabe, den Durchgang eines Impulses durch sie zu verzögern, um die Phase des Vibrators zu regeln. Auf diese Weise wird durch einen Teil des ankommenden Zeichens Synchronismus mit der Sendekommutatoranordnung aufrechterhalten.
Das Gitter 2' : ; der Koppelröhre 21 hat positive Vorspannung, so dass normal Strom in ihren Anoden-Kathoden-Kreis fliesst, der den Vibrator 24 infolge der Wirkung des Blockkondensators 22 nicht beeinflussen kann. Die Röhre ist so eingestellt, dass sie beim Empfang eines Zeichens blockiert wird, so dass kein Strom in ihrem Anoden-Kathoden-Kreis fliesst. Die steile Wellenfront der Zeichen verursacht eine rasche Ladung des
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Ladung oder Entladung des Kondensators.
Der Vibratorkreis 24 ist von bekannter Bauart, er enthält zwei Dreielektrodenröhren in einem Kreis, der dieselben untereinander mittels zweier Kondensatoren verbindet, die je die Anode einer der Röhren mit dem Gitter der andern Röhre koppeln. Diese Kondensatoren erhalten abwechselnd eine Ladung durch ein Netzwerk von Widerständen in den Aussenkreisen der Röhren. Die in den Kordensatoren aufgespeicherte Spannung wird den betreffenden Röhrengittern zugeführt. Wie in dem Aufsatz von Abraham und Bloch in den"Annales de Physique" XII, 1919, S. 237, näher beschrieben ist, wirken die Röhren als Relais, kehren aber den Kreis mit Bezug auf die Kondensatoren vom Laden in der einen Richtung auf Laden in der andern Richtung um.
Auf diese Weise werden Stromimpulse in vorausbestimmten Intervallen über die Leitungen 37 bzw. 38 gesendet, bis ein Impuls von der Koppelröhre empfangen wird, der die Wirkung des Vibrators regelt.
An Stelle des Vibrators kann natürlich irgendeine andere geeignete Verteileranordnung verwendet werden, wie z. B. das Relais von Gulstadt, oder ein mechanisch arbeitender Verteiler mit einer Mehrzahl von Segmenten und einer Bürste od. dgl. Es versteht sich, dass im Falle der Verwendung von mehr als zwei Kanälen eine andere Anordnung als der besondere, in der Zeichnung dargestellte Vibratorver- teiler benutzt wird.
Die über die Leitung 37 gehenden Impulse werden den Gitterkreisen von Röhren 26, 27' zugeführt, um bei der Steuerung des Sperrkreises 28 mitzuwirken. Die Röhre 26 ist normal beträchtlich unter den Blockierungspunkt der Röhre vorgespannt, so dass die dem Gitter aufgedrückten Impulse dieses auf eine
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ungefähr halbwegs zwischen Blockierungs-und Nullspannung gelegene Spannung bringen und einen Stromimpuls von mittlerer Amplitude im Anodenkreis ergeben. Die Röhre 27 ist noch tiefer unter den Bloekierungspunkt vorgespannt, so dass die über die Leitung 37 empfangenen Impulse für sich keinen Strom in dem Anodenkreis dieser Rohre zum Fliessen bringen können. Diese Vorspannung wird von einer Batterie 34 erhalten und dem von dem Anodenstrom der Röhre 29 herrührenden Spannungsabfall in dem Widerstand 30.
Dank diesem Unterschied in der Vorspannung überwiegen die Vibratorimpulse durch die Röhre 26 über die durch die Röhre 27, wenn keine Zeichen empfangen werden ; und der Sperrkreis ist so eingerichtet, dass er dann Strom durch die Röhre 32 für die Pause gehen lässt. Mit einein Teil des Gitterwiderstandes der Röhre 27 ist der Ausgangskreis der Röhre 29 verbunden, deren Gitter mit dem Ausgangskreis des Gleichrichters 20 verbunden ist. Das Gitter der Röhre 29 hat positive Vorspannung. so dass normal Strom durch sie fliesst. Wenn jedoch Zeichen durch den Gleichrichter 20 empfangen werden. wird die Spannung des Gitterkreises der Röhre 29 geändert, derart, dass der Durchgang von Strom durch diese Röhre verhindert wird.
Wenn Zeichen empfangen werden, ist die Röhre 29 blockiert, und infolge der Unterbrechung des
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Leitung 37 vom Vibrator das Gitter der Röhre 27 vom Blockierungspunkt bis auf Nullspannung gebracht wird und einen Stromimpuls mit voller Amplitude in dem Anodenkreis der Röhre fliessen lässt. Dieser wird auf das Gitter der Röhre 32 zur selben Zeit übertragen, zu der der Impuls durch die Röhre 26 auf
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Widerstände 30 und 81 soll der Grösse des Widerstandes 36 gleich sein, damit die Zeitkonstante der Gitterkreise der Röhren 26 und 27 dieselbe ist.
Der Sperrkreis enthält zwei Elektronenentladungsvorrichtungen 32, 33, die so verbunden sind, dass sie zwei Zustände elektrischer Stabilität besitzen. Diese Röhren sind unstabil, wenn beide Strom führen, aber stabil, wenn die eine Röhre Strom durchlässt und die andere blockiert. Der Wechsel von dem einen Zustand stabilen Gleichgewichtes zu dem andern, der eintritt, wenn von den Verhältnissen, unter denen die Röhre 32 blockiert und die Röhre 33 durchlässt, übergegangen wird zu denen, unter welchen die Röhre 32 durchlässt und die Röhre 33 blockiert, und umgekehrt, wird durch das Vorhandensein eines geeigneten vorausbestimmten Potentials in den Ausgangskreisen der Röhren 26 und 27 hervorgerufen.
(Dieser Sperrkreis ist ausführlicher beschrieben im amerikanischen Patent Nr. 1844950.)
Mit den Ausgangsklemmen des Sperrkreises 28 ist ein Nutzkreis 40 verbunden, der irgendeine gewünschte Anordnung enthalten kann, wie ein Relais, einen Tintensehreiber, einen Druckapparat oder lokalen Tonoszillator. Dieser Nutzkreis spricht auf die Änderungen der Polarität in dem Ausgangskreis von 28 für das Markieren und das Pausieren an, die eine Folge des Schwankens des Sperrkreises sind zwischen seinen zwei Stabilitätszuständen.
Die Fig. 4 veranschaulicht die Arbeitsweise des Empfangsapparates. Die empfangenen zusammengesetzten Zeichen in der Form von Tonimpulsen (Reihe 1) werden durch den Gleichrichter 20 gleichgerichtet, so dass sie Zeichen mit Rechteckform (Reihe 2) ergeben. Diese werden von der Koppelröhre 21 aufgenommen, die den Kondensator 22 abwechselnd lädt und entlädt und Impulse verschiedener Polarität in den Vibratorkreis nur dann sendet, wenn die Wellenfront der Zeichen vom Gleichrichter sich ändert. Der Vibratorverteiler, der normal Impulse mit einer natürlichen Frequenz, die doppelt so gross wie die Punktfrequenz der Steuervorrichtungen der einzelnen Kanäle ist, erzeugt, wird durch diese Ladungen und Entladungen des Kondensators 22 geregelt.
Angenommen, dass-wie in der Zeichnung angedeutet-im Zeitpunkt. A das gleichgerichtete zusammengesetzte Zeichen positiv ist, dann ist die Wirkung des Impulses durch den Kondensator 22 die, dass der Vibrator einen Impuls um ein geringes später über die Leitung 37 sendet (Reihe 3). Die Induktion 2. 3 in Reihe mit dem Kondensator 22 bewirkt eine geringe Verzögerung der Wirkung des Impulses durch den Kondensator 22 bei der Steuerung des Vibrators, so dass der Impuls die Röhre 26 und 27 nicht früher erreicht, als bis das ankommende Zeichen seinen anfänglichen Übergangszustand überwunden und einen verhältnismässig stabilen Zustand an den Röhren 26 und 27 angenommen hat.
Die Reihe 4 der Fig. 4 stellt graphisch die vom Multivibrator erzeugten Impulse dar, die längs des Widerstandes 35 auftreten und durch die mit diesem unmittelbar verbundene Leitung 37 dem einen Kanal (1) zugeführt werden. Gleiche Impulse, aber um eine Hälfte der Punkt- oder Grundzeiteinheit in der Phase verschoben, werden vom Vibrator durch die Leitung 38 (in Fig. 3 nur angedeutet) dem zweiten Kanal (2) zugeführt.
Die empfangenen Zeichen bewirken, dass der Durchgang von Strom durch die Röhre 29 blockiert und dadurch die Spannung an dem Gitter der Röhre 27 bis zum oder nahezu bis zum Blockierungspunkt erhöht wird. Dies ist in Reihe 5 dargestellt, in der. wie auch in den andern Reihen der Fig. 4, die strichlierte Linie das kritische Potential (Blockier-oder Sperrpotential) andeutet, bei dem kein Anodenstrom durch die Röhre fliesst, während oberhalb desselben die Röhre Strom durchlässt ; die mit 0 bezeichnete
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hierungspun1. "t vorgespannt ist, geht.
Die Reihe 8 der Fig. 4 stellt das an dem Gitter der Röhre 26 während des Verlaufes eines Signals herrschende Potential zu den verschiedenen, durch die Buchstaben A, B, C, D usw. bezeichneten Zeitpunkten dar. Die strichlierte Linie deutet wieder das kritische Potential an, bei dem kein Anodenstrom durch die Röhre 26 fliesst. Es wird also in dem Anodenkreis der Röhre 26 Strom fliessen, wenn das Potential des Gitters sich über die durch die striehlierte Linie angedeutete (negative) Spannung hebt, was in den durch die verkehrt V-förmigen Spitzen markierten Zeiten der Fall ist, welche Spitzen wieder die Impulse andeuten, die durch die. in der Reihe 4 dargestellten Impulse des Multivibrators an dem Gitter der Röhre 26 hervorgerufen werden.
Obwohl diese Impulse nicht genügen, um das Gitterpotential bis zum Nullpunkt zu heben, so reichen sie doch hin, die negative Spannung des Gitters so weit zu verringern, dass in dem Anodenkreis der Röhre 26 Strom fliessen kann.
Im Zeitpunkt B hat das empfangene Zeichen den Wert Null und dieSpannung am Gitter der Röhre 87
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Vibratorimpuls hinreicht, um das Potential des Gitters der Röhre 26 über den Blockierungspunkt zu heben, während das des Gitters der Röhre 27 unter dem Blockierungspunkt bleibt. Es fliesst daher ein Strom in den Sperrkreis der seinen Stabilitätszustand umkehrt. In diesem Zustand bleibt der Sperrkreis bis zum Zeitpunkt C, in dem das empfangene Zeichen in Verbindung mit dem Vibratorimpuls wieder Strom durch die Röhre 27 fliessen lässt und wieder der Sperrkreis gesteuert wird.
Im Zeitpunkt D ist die Spannung der Röhre 27 wieder über der Bloekierungsspannung und überwiegt jedes Streben von seiten der Röhre 26, die Polarität des dem Sperrkreis zugeführten Stromes um- zukehren. Zu einer Zeit halbwegs zwischen D und E fällt die Gitterspannung der Röhre 27 beträchtlich unter die Bloclierungsspannung. Zu dieser Zeit bleibt jedoch der Sperrkreis in seinem letzten Zustand der Stabilität, da der Vibratorimpuls jetzt nicht die Gitterspannung der Röhre 26 beeinflussen kann.
Im Zeitpunkt JE ist das Zeichen wieder positiv geworden, und es bestimmt daher noch immer die Gitterspannung der Röhre 27 den Sperrkreis, welches Verhältnis bis zum Zeitpunkt F anhält.
In diesem Zeitpunkt sind die Stabilitätsverhältnisse für den Sperrkreis umgekehrt infolge der Pause in dem empfangenen Zeichen und der Wiederübernahme der Steuerung durch die Röhre 26.
Dieser neue Zustand dauert über die Zeit G und H bis zum Zeitpunkt 1. Wenn auch zwischen G und H das Zeichen positiv ist, so ist doeh kein Vibratorimpuls vorhanden, der das Gitterpotential der Röhre 27 entsprechend positiv heben würde, und der Sperrkreis wird daher in seiner letzten Einstellung bis zum Zeitpunkt I bleiben, in dem das Zeichen zusammen mit dem Vibratorimpuls wieder die Röhre 27 zum Steuern des Sperrkreises 2S veranlassi. Auf diese Weise stehen die Röhren 26 und 27 abwechselnd unter dem Einfluss der ankommenden Zeichen und des Multivibrators.
Im Ausgangskreis des Sperrkreises 28 tritt dann ein Potentialverlauf auf, der dem Linienzug der Reihe 9 der Fig. 4 entspricht. Das diesem entsprechende Zeichen stimmt mit dem durch den Kanal- ? übertragenen Zeichen, wie es in Reihe 1 der Fig. 2 dargestellt ist, vollkommen überein.
In gleicher Weise wirkt der Kanal 2 der Empfangsanordnung dahin, dass in seinem Ausgangskreis Zeichen auftreten, die vollkommen den durch den Kanal 2 gesendeten Zeichen (Reihe 2 der Fig. 2) entsprechen. Diese in der Reihe 10 der Fig. 4 dargestellten Zeichen oder Impulse kommen aus denen der Reihe 1 bzw. 2 der Fig. 4 in genau der gleichen Weise in dem (ebenso wie Kanal ! eingerichteten, der Einfachheit wegen aber in Fig. 3 nicht gezeichneten) Kanal 2 zustande wie die Impulse der Reihe 9 in dem Kanal J !, nur mit dem Unterschied, dass für den zweiten Kanal durch die Leitung 18 die Impulse des Vibrators zur Geltung kommen, die-wie oben erwähnt-um eine halbe Grundzeiteinheit in der Phase gegen die in der Reihe 4 dargestellten Vibratorimpulse verschoben sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drahtloses Mehrfaclitelegraphiesystem, dadurch gekennzeichnet, dass die-nach der an sieh von der Mehrfachtelegraphie mittels mehrerer Kanäle bekannten Zeitteilungsmethode-aus den Telegrammzeichen der einzelnen Kanäle gebildeten zusammengesetzten Signale mittels elektrischer Wellen auf eine Radioempfangsstation übertragen werden, in der sie nach Gleichrichtung zum Wiederaufbau der Zeichen jedes einzelnen Kanals dienen, indem sie vermöge der Wellenform des zusammengesetzten Signals selbst an Stelle besonderer Synchronisiermittel bewirken. dass die einzelnen Zeichen den ent-
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wiederhergestellt werden.