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Modulationseinrichtung.
Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Durchführung der Modulation von insbesondere kurzwelligen Schwingungen auf ihrem Übertragungsweg vom Schwingungserzeuger zum Verbraucher.
Zwecks Bildung von Leitstrahlen oder Leitsektoren wurde bereits vorgeschlagen, zwei oder mehr Strahler mit gegeneinander entsprechend versetzter Hauptstrahlrichtung abwechselnd zu erregen.
Bei Verwendung eines einzigen Schwingungserzeugers wird die abwechselnde Speisung der Strahler entweder so durchgeführt, dass der Schwingungserzeuger durch eine geeignete Schaltvorrichtung nacheinander in einem vorgeschriebenen Rhythmus an die einzelnen Strahler bzw. die zu diesen führenden Energieleitungen angeschaltet wird, oder in der Weise, dass der Energiedurchgang durch diese Energieleitungen in einem gegebenen Zyklus gesperrt und freigegeben wird. Es wurde auch vorgeschlagen, die von den einzelnen Antennengebilden ausgestrahlte Leistung verschiedenartig, beispielsweise mit verschiedenen Tonfrequenzen, zu modulieren.
Wenn man die Modulation in der bisher üblichen Weise, nämlich durch Beeinflussung des Schwingungserzeugers selbst, etwa durch Anodenspannungsmodulation, durchführen wollte, müsste man eine entsprechende Anzahl von Tongeneratoren vorsehen und diese im gleichen Rhythmus wie die einzelnen Strahler auf den Schwingungserzeuger schalten.
Es wäre auch denkbar, nur einen einzigen Tongenerator und eine der Anzahl der gewünschten Modulationsfrequenzen entsprechende Zahl von frequenzbestimmenden Tonkreisen anzuordnen und die Umschaltung der Tonkreise auf den dauernd mit dem hochfrequenten Schwingungserzeuger verbundenen Tongenerator im Rhythmus der Strahlerumschaltung vorzunehmen. In jedem Falle wird jedoch ein fühlbarer Aufwand an Tonfrequenzerzeugungsmitteln und eine mit der Strahlerumschaltung synchron arbeitende Modulationsfrequenzumschaltvorrichtung benötigt.
Der Aufwand an zusätzlichen Einrichtungen für die Mehrfachtonmodulation kann erheblich verringert werden, wenn erfindungsgemäss sowohl die Übertragung der Schwingungsleistung auf die einzelnen Strahlergebilde als auch die Modulation der den einzelnen Strahlern zugeführten Schwingungen im Zuge der Energieleitung erfolgt und die beiden Vorgänge zwangläufig, z. B. auf mechanischem Wege, miteinander gekuppelt werden. Die die Hochfrequenz liefernde Senderöhre kann dabei unmoduliert durchschwingen und derart eingestellt werden, dass sie mit optimalem Wirkungsgrad und bester Stabilität arbeitet ; dies ist ein Vorteil, der bei den zur Ultrakurzwellenerzeugung in erster Linie herangezogenen Bremsfeld-oder Magnetronschaltungen besonders zu würdigen ist.
Es lässt sich auch noch eine weitere Vereinfachung dadurch erzielen, dass man die Freigabe oder Sperrung der Energieübertragung zu einem Strahler und die Modulation der durchgelassenen Schwingungen einem einzigen Organ überträgt und die den einzelnen Strahlern zugeordneten Organe durch einen gemeinsamen Antrieb betätigt.
Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, die verschiedene Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels darstellt. Es sei zunächst auf früher gemachte Vorschläge hingewiesen, gemäss welchen die Energieübertragung über eine Energieleitung dadurch gesteuert werden soll, dass die Leitung an einer passend gewählten Stelle durch einen Blind-oder Wirkwiderstand überbrückt wird, dessen Betrag in Abhängigkeit von dem gewünschten Schalt-oder Modulationsvorgang geändert wird. Ein derartiger, die Energieleitung überbrückender Blindwiderstand beeinträchtigt die Energieübertragung überhaupt nicht, so lange er gross gegenüber dem Wellenwiderstand der Leitung ist.
Wenn man den Widerstandswert herabsetzt, entsteht eine
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Unstetigkeitsstelle des Wellenwiderstandes, die eine vollständige oder teilweise Reflexion der vom Schwingungserzeuger ankommenden Schwingungsleistung verursacht und den zum Strahler durch-
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zweckmässig eine konzentrierte, d. h. an definierten Punkten der Energieleitung angreifende Kapazität verwendet.
Fig. l zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Sendeanordnung. Es bedeutet S einen Sehwingungs- erzeuger, der eine ultrakurzwellige Schwingung liefert und unmoduliert durchsehwingt. Der Schwingungserzeuger kann beispielsweise aus einer Magnetron-oder in Bremsfeldschaltung arbeitenden Röhre bestehen. Die Betriebswelle möge einige Zentimeter oder Dezimeter betragen. Von dem Sender S geht eine Energieleitung E ab, die sich gabelt und in zwei zweckmässig gleichlangen Zweigen EI, E2 zu den beiden Strahlern Al, A2 führt. Die Modulation bzw.
Energieumschaltung soll an den symmetrisch gelegenen Punkten Ur, b vorgenommen werden, u. zw. dadurch, dass der Betrag einer die Energieleitung an dieser Stelle überbrückenden Kapazität zwischen zwei Grenzwerten geändert wird. Zu diesem Zweck werden an die Leitungen bei a und b Kapazitätsflächen angeschlossen, zwischen denen sich ein Körper bewegt, der den Zwischenraum mehr oder weniger ausfüllt. Der Körper kann entweder aus Metall bestehen und geerdet sein oder auch aus einem dielektrischen Material angefertigt sein.
Beispielsweise Ausführungsformen zeigt die Fig. 2. Der Körper besteht aus einer Scheibe T, deren Dicke etwas kleiner als der Abstand der Kapazitätsflächen K gewählt wird. Die Scheibe kann um eine Achse Z umlaufen und trägt aussen einen Kranz von Zähnen oder Vorsprüngen VI, V2'Je nach der Grösse der minimalen Kapazität, die zwischen den Kapazitätsflächen K auftreten soll, wird man diese höchstens bis zum Halbmesser r oder noch weiter gegen die Achse Z vorstehen lassen. Die Breite der Kapazitätsflächen K wird man im allgemeinen gleich oder kleiner als die Breite der Zähne vs bzw. der dazwischen befindlichen Lücken wählen.
Unter Umständen kann man auf besondere Kapazitätsflächen verzichten und die Energieleitungen EH E2 als solche benutzen. Falls die Punkte a, b schwer zugänglich sein sollten, ist es auch möglich, an diesen Stichleitungen passender, Länge anzusetzen und an deren Endpunkten, die den Punkten a, b elektrisch gleichwertig sind, die erwähnten Kapazitätsflächen anzuordnen.
Wenn die Scheibe T mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um die Achse Z umläuft, ergibt sich folgende Wirkung : Solange sich eine Lücke der Zahnscheibe zwischen den Kapazitätsflächen K befindet, ist die Kapazität sehr gering und die Schwingungsenergie wird ungeschwächt zu dem Strahler übertragen. Befindet sich jedoch ein Zahn zwischen den Kapazitätsflächen, so ist die Kapazität erheblich grösser, und es wird praktisch die ganze Schwingungsenergie an der betreffenden Stelle reflektiert und flutet zum Schwingungserzeuger zurück ; die Ausstrahlung ist praktisch völlig unterbroche. Der Rhythmus des Wechsels zwischen maximaler und minimaler Energieübertragung ist einerseits durch die Form des Zahnkranzes und anderseits durch dessen Winkelgeschwindigkeit bestimmt.
Die Form der Zähne Si ist zweckmässig so gewählt, dass die Kapazitätsänderung sinusförmig vor sich geht und die ausgestrahlte Schwingung demnach mit einem reinen Ton moduliert wird. Unter Umständen ist es jedoch wünschenswert, das Modulationsseitenband durch Oberschwingungen der Modulationsgrundfrequenz zu verbreitern, und dann wird man andere Zahnformen wählen. Solange der Teil des Scheibenumfanges, der die kleinen Zähne i trägt, sieh zwischen den Kapazitätsflächen bewegt, wird die von der Antenne ausgestrahlte Energie mit einer Frequenz 11 moduliert. Wenn ein breiter Zahn V2 in den Kondensatorzwischenraum eintritt, behält die Kapazität während der ganzen Dauer seines Durchgangs einen grossen Wert, wodurch die Energieübertragung zur Antenne gesperrt wird.
In dem Ausführungsbeispiel ist der Scheibenumfang in sechs Teile geteilt, die abwechselnd mit einer Gruppe von kleinen Zähnen %. und einem breiten Zahn V2 besetzt sind. Eine derartige Scheibe kann also beispielsweise an der Stelle a angeordnet werden und bewirkt, dass der Strahler Al abwechselnd eine mit der Frequenz 11 modulierte Schwingung aussendet oder unerregt bleibt.
An der Stelle b muss eine ähnliche Scheibe wirksam sein, die auf der rechten Seite der Fig. 2 dargestellt ist. Ihr Umfang ist ebenfalls in sechs gleich grosse Abschnitte geteilt, die wieder abwechselnd mit schmalen Zähnen v/und V2 besetzt sind. Die Zahnteilung zist in diesem Falle kleiner als ; daher ist, gleiche Umlaufgeschwindigkeit vorausgesetzt, die von der zweiten Scheibe erzeugte Modu- lationsfrequenz höher als i. Die beiden Scheiben T, T'müssen mit gleicher Drehzahl umlaufen und gegeneinander um 600 versetzt sein, d. h. wenn zwischen die bei a vorhandenen Kapazitätsflächen ein breiter Zahn V2 einläuft, muss bei b gerade ein mit schmalen Zähnen vu'besetzter Abschnitt zur Wirkung kommen.
Man kann die beiden Zahnscheiben (sogenannte Tonräder) entweder getrennt antreiben oder, was vorzuziehen ist, auf eine gemeinsame Welle aufsetzen, die von einem mit gleichmässiger Drehzahl arbeitenden Motor angetrieben wird. Man erreicht mit der angegebenen Anordnung, dass die beiden Antennen A. abwechselnd, u. zw. mit verschiedener Modulation, die von dem Schwingungserzeuger gelieferte Energie ausstrahlen.
Natürlich können die Modulationsorgane auch noch anders ausgebildet werden, indem beispielsweise an Stelle der Zähne oder Vorsprünge Löcher oder Bohrungen treten. Diese Ausführung soll in Fig. 3 zugleich mit einem weiteren Vorschlag erläutert werden, der dahin geht, die beiden Tonräder zu einem einzigen Bauteil zu vereinigen. Man sieht wieder einen scheibenförmigen Körper T,
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der sich um eine Achse Z dreht. Der Umfang der Scheibe ist in genau derselben Weise ausgestaltet, wie es die linke Seite der Fig. 2 zeigt. Weiter innen ist die Scheibe mit einem Kranz von Löchern q versehen. Wie man sieht, sind die Löcher in jenen Winkelsektoren vorhanden, über die sich die breiten
Zähne V2 erstrecken.
Während die am Umfang angebrachten Zähne die Modulation der Schwingung an der Stelle a übernehmen, sollen die Löcher q die Modulation an der Stelle b durchführen. Zu diesem
Zweck ordnet man in einer dem Halbmesser eines Teilkreises der Bohrungen q entsprechenden Ent- fernung zu beiden Seiten der Scheibe T weitere Kapazitätsflächen an, die bei b mit der Energieleitung verbunden werden. Bei der Formgebung der Locher bzw. Zähne ist auch noch auf die Randeffekte
Rücksicht zu nehmen. Es ist mit geringer Mühe möglich, in jedem einzelnen Fall die entsprechende
Zahnform empirisch zu bestimmen.
Auf eine weitere Ausführungsmöglichkeit soll an Hand der Fig. 4 hingewiesen werden. Es ist nämlich möglich, die Aufteilung der Modulation und der Energieumschaltung auch in der Weise vor- zunehmen, dass man zwei Scheiben vorsieht, von denen die eine nur die Umschaltung und die andere nur die Modulation bewirkt. Man kann beispielsweise an der Stelle c auf der Energieleitung E Kapazitäts- flächen in der vorher beschriebenen Weise anordnen und zwischen diesen die auf der linken Seite der
Fig. 4 dargestellte Scheibe rotieren lassen. Diese trägt auf der einen Hälfte ihres Umfanges Zähne Vl und auf der andern Hälfte schmalere Zähne ', deren Abmessungen den in gleicher Weise bezeichneten
Zähnen in Fig. 2 entsprechen mögen.
Wenn die Scheibe umläuft, wird also die vom Sender kommende und zu beiden Antennen laufende Energie abwechselnd mit den Frequenzen 11 und 12 moduliert. Die
Umschaltung der Schwingungsenergie auf die einzelne Antenne wird mittels einer zweiten Scheibe bewerkstelligt, die auf der rechten Hälfte der Fig. 4 dargestellt ist. Diese Scheibe besteht aus einem
Halbkreis mit dem Halbmesser r und einem zweiten Halbkreis mit dem grösseren Halbmesser r'. An diametral gegenüberliegenden Stellen sind die den Punkten a und b zugeordneten Kapazitätsflächen Ka und Kb angeordnet. Wenn die Scheibe in Umdrehung versetzt wird, so wird der Energiedurchgang zu jener Antenne, zwischen deren Kapazitätsflächen sich der Halbkreis mit dem grösseren Durchmesser befindet, unterbrochen.
Es wird also abwechselnd die Antenne J. i und die Antenne A2 mit Schwingung- energie gespeist. Durch eine zwangläufige Kupplung der beiden Steuerscheiben lässt sich unschwer erreichen, dass die Energieumschaltung auf die Antenne gleichzeitig mit dem Frequenzwechsel erfolgt, so dass jede Antenne eine für sie charakteristische Modulation erhält.
Der Erfindungsgedanke lässt sich selbstverständlich in verschiedenster Weise abändern oder ausgestalten, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Selbstverständlich kann auch eine grössere
Anzahl von Strahlern abwechselnd gespeist und eine grössere Anzahl von Modulationsfrequenzen erzeugt werden. Ebenso besteht durchaus die Möglichkeit, statt der als Ausführungsbeispiel erwähnten
Tonräder auch noch andere Modulationseinrichtungen zu verwenden. Insbesondere wurde auf die
Möglichkeit hingewiesen, die Modulation durch eine Entladungsröhre mit Elektronen-oder Ionen- entladung durchzuführen. Derartige Entladungsstrecken können auch im vorliegenden Falle Ver- wendung finden, wobei die entsprechenden Modulations-bzw. Umschaltfrequenzen durch Tonräder (Zahnsirenen) erzeugt werden können.
Für den Aufbau der Zahnsirenen ergeben sich dann ähnliche
Gesichtspunkte wie für die in den verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellten Tonräder.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur abwechselnden Anschaltung bzw. Modulation von zwei oder mehr Strahlern, die von einem gemeinsamen, dauernd durchschwingenden Hochfrequenzgenerator gespeist werden, unter Verwendung von veränderbaren Widerständen, die in der Energieübertragung zwischen Generator und Strahlern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den einzelnen Strahlern führenden Energieleitungen an geeignet gewählten Punkten durch je einen Blindwiderstand überbrückt sind (Querwiderstand), dessen Betrag im Umschaltrhythmus geändert wird, und dass während der Zeit, in der der jeweils angeschaltete Strahler mit Hochfrequenz gespeist wird, gleichzeitig mit dem zugehörigen oder einem weiteren veränderbaren Blindwiderstand eine an sich beliebige Modulation der auszustrahlenden Hochfrequenz durchgeführt wird.