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Wellensignalübertragungsanlage Bei den bekannten kombinierten Funksendeund Empfangseinrichtungen, welche infolge empfangener Wellensignale selbsttätig Antwortwelled-signale aussenden, ist die Feldstärke des Antwortwellensignals unabhängig von der Feldstärke des empfangenen Wellensignals. (Der Einfachheit halber wird späterhin nur von "Signalen"gesprochen.) Dies hat nachteilige Interferenzwirkungen zur Folge, u. zw. insbesondere dann, wenn innerhalb eines gegebenen geographischen Gebietes eine grössere Anzahl mit ultrahochfrequenten Schwingungen arbeitender Sende-und Empfangseinrichtungen vorhanden ist.
Diese Interferenz kann erfindungsgemäss dadurch erheblich vermindert und das zur Verfügung stehende Frequenzband viel besser ausgenutzt werden, dass die Feldstärke der ausgesandten Antwortsignale von der Feldstärke der empfangenen Signale abhängig gemacht wird, u. zw. insbesondere in der Weise, dass sie im unir : kehren Verhältnis zur Feldstärke des empfangenen Signals steht.
Eine derartige Abhängigkeit der Feldstärke des Antwortsignals von der Feldstärke des empfangenen Signals ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zumindest eine von den miteinander in Verbindung stehenden kombinierten Sende-und Empfangseinrichtungen beweglich ist, da sich dann die Ausgangsleistung der einen Einrichtung nach dem sich ändernden gegenseitigen Abstand der beiden Einrichtungen bzw. nach den sich ändernden sonstigen Übertragungsverhältnissen richtet. Die dadurch bedingte, oft erhebliche Verminderung der Ausgangsleistung erhöht auch die Lebensdauer der Einrichtung.
In Verbindung mit der von der Empfangsfeldstärke abhängigen Regelung der Stärke des Antwortsignals kann vorteilhaft auch die Empfindlichkeit des Empfangsteile der Einrichtung in derselben Weise geregelt werden, um auf diese Weise die im Empfänger erzeugten Nebengeräusche zu vermindern, was insbesondere btim Arbeiten im Ultrahochfrequenzgebiet oberhalb 100 MHz von grosser Bedeutung ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 und 2 eine teilweise schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer kombinierten Sende-und Empfangseinrichtung gemäss der Erfindung ist, während Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Sende-und Empfangseinrichtung zeigt.
Die kombinierte Sende-und Empfangseinrichtung gemäss Fig. 1 und 2 umfasst einen Schwingungskreis 10, der mit einer einen Teil eines Pendelfrequenzempfängers und-senuers bildenden Röhre 11 verbunden ist. Mit der zum Kreis 10 gehörigen Spule 12 ist eine über einen einstellbaren Kondensator 23 geerdete Antenne 22 induktiv gekoppelt. An die Anode der Röhre 11 ist ein aus der Spule 12 und einem veränderlichen Kondensator 13 bestehender Parallelresonanzkreis angeschlossen. Zwischen das
Steuergitter der Röhre und das eine Ende der
Spule 12 ist ein zu einem Kondensator 15 parallelgeschalteter Gitterableitwiderstand 14 geschaltet, während die Kathode der Röhre geerdet ist.
Der Mittelpunkt der Spule 12 ist über eine
Hochfrequenzdrosselspule 16 und die Sekundär- wicklung eines Transformators 17 geerdet. An die Anode der Röhre 11 ist ferner über einen Kopplungskondensator 18 die Anode einer Gleichrichterdiode- angeschlossen, deren Kathode geerdet ist. Mit dieser Diode 19 ist über eine Drosselspule 21 ein Belastungswiderstand 20 verbunden.
Die Einrichtung ist ferner für die Empfangsfeldstärke empfindlich gebaut. Sie umfasst eine weiter unten näher zu beschreibende Steuereinrichtung 60, deren Eingangskreis an den Belastungswiderstand 20 angeschlossen ist. Die Einheit 60 wirkt auf Organe, welche die Stärke der von der Einrichtung ausgesandten Signale im umgekehrten Verhältnis zur Stärke der empfangenen Signale regeln. Diese Organe bestehen aus der Pendelspannungsverstärkerröhre 41, der Gleichrichterdiode 50 und einem Verstärker 54. Der Eingangskreis der Röhre 41 ist einerseits über einen Kopplungskondensator 42 an den Ausgangskreis eines üblichen Pendelspannungserzeugers 40 und anderseits über einen Widerstand 43 an den Ausgangskreis der Einheit 60 angeschlossen.
Der Pendelspannungsverstärker-
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kreis umfasst einen aus einer Spule 44 und einem Kondensator 45 bestehenden, abgestimmten Anodenkreis, der zwischen die Anode der Röhre 41 und ein Anodenspannungsquelle B geschaltet ist. Das Schirmgitter der Röhre 41 erhält seine Spannung von der Spannungsquelle -1 Sc, während die Kathode dieser Röhre über einen mittels des Kondensators 47 überbrückten Widerstand 46 geerdet ist.
Die Anode der Röhre 41 ist mittels einer durch den Kondensator 49 abstimmbaren Spule 48 induktiv mit der Anode der Gleichrichterdiode 50 gekoppelt. Die Kathode des Gleichrichters 50 t :-t über ein aus den Nebenschlusskondensatoren jjf, 52 und der Drosselspule 53 bestehendes Siebnetzwerk sowie über die Leitung 82 an die mit der Anode des Verstärkers 54 verbundene Primärwicklung des Transformators 17 angeschlossen. Die Kathode des Verstärkers 54 ist geerdet, wahrend sein Schirmgitter an die Spannungsquelle +B und sein Steuergitter über einen Widerstand 55 an die Spannungsquelle-C angeschlossen ist. Mittels der Leitung 81 ist ein Blockkondensator 56 zwischen einen Punkt der Spule 44 und den Verbindungspunkt der Drosselspule 16 mit der Sekundärspule des Transformators 17 eingeschaltet.
Weiterhin enthält die Einrichtung Mittel zur Erzeugung der auf die empfangenen Signale zu gebenden Antwortsignale. Diese Mittel umfassen einen Verstärker 57, der mittels der Leitung 80 zwischen den Ausgangskreis der Steuereinheit 60 und einen Sendezeichenerzeuger 58 geschaltet ist. Dieser Sendesignalerzeuger besteht aus an sich bekannten Mitteln zur Erzeugung Je eines Antwortsignals für jedes Eingangssignal vorbestimmter Art, also beispielsweise aus einem Multivibrator. Er ist über einen Kopplungskondensator 59 an den Eingangskreis des Verstärkers 54 angeschlossen.
Wenn man zunächst von der Wirkung der Steuereinheit 60 absieht, ist die Wirkungsweise der Einrichtung wie folgt :
Dem Resonanzkreis 12, 13 des die Röhre 11 enthaltenden Pendelrückkopplungskreises wird vom Pendelspannungserzeuger 40 über den Pendelspannungsverstärker 41 eine Wechsel- spanuung zugeführt, welche den Peadelrürk- kopplungskreis abwechselnd schwingungsfähig und schwingungsunfähig macht, wobei die
Fiequenz dieser Pendelung gleich der Frequenz der Pendelspannung ist. Jedes von der Antenne 22 empfangene und dem Resonanzkreis 12, 13 zugeführte Signal bewirkt, dass die Schwingungen in diesem Kreis eher beginnen und eine höhere
Amplitude erreichen, als wenn kein Signal empfangen wird.
Diese Schwingungen erhöhter
Amplitude werden dem Gleichrichter 19 zugeführt und die sich hier ergebenden Modulations- komponenten des empfangenen Signals rufen am Widerstand 20 eine pulsierende Gleich- spannung hervor, welche beispielsweise im Falle des Empfangens von impulsförmigen Signalen mit steiler Stirnflanke die Form des Zeichens R haben kann. Diese Wirkungsweise der Einrichtung ist diejenige eines üblichen Pendelrückkopplungsempfängers und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.
Die Wirkungsweise des Sendeteiles der Einrichtung soll unter der Voraussetzung beschrieben werden, dass das empfangene Signal aus einem Impuls R besteht. Dieser Impuls wird dem Eingangskreis der Steuereinheit 60 zugeführt und das sich dort in der weiter unten zu beschreibenden Weise ergebende Signal gelangt über den Verstärker 57 zum Sendesignalerzeuger 58, welcher ein ein Ausgangssignal T vorbestimmter Form enthaltendes Hilfssignal erzeugt und dem Verstärker 54 zuführt. Die Einheiten 57 und 58 sind so beschaffen, dass sie auf Eingangssignale mit einem weiten Amplitudenbereich ansprechen. Die Anodenspannung für den Verstärker 54 liefert der Gleichrichter 50 durch Gleichrichtung der seinem abgestimmten Anoden-Kathodenkreis von dem abgestimmten Anodenkreis 44,45 des Pendelspannungsverstärkers 41 zugeführten Schwingungen.
Der von der Einheit 58 dem Verstärker 54 zugeführte Impuls wird verstärkt und seine Amplitude wird durch den Transformator 17 weiter vergrössert. Der Impuls gelangt dann über die Hochfrequenzdrosselspule 16 zum Resonanzkreis 12, 13 und vergrössert das Anodenpotential der Röhre 11 so, dass der Kreis 10 als Senderkreis arbeiten kann. Überdies moduliert der Impuls das im Kreis 10 erzeugte Hochfrequenzsignal, so dass die Antenne 22 infolge des Empfanges eines Impulses R ein impulsmoduliertes Trägersignal von der Wellenform T ausstrahlt.
Die oben beschriebene Einrichtung stellt demnach einen mit einer gemeinsamen Empfangsund Senderöhre versehenen kombinierten Pendel- rückkopplungsempfänger und-sender zum Aussenden von Antwortsignalen auf empfangene Erregersignale dar.
Die das Wesen der Erfindung darstellende Steuereinheit 60 umfasst einen Amplitudenbegrenzer 61, dessen Eingangskreis an den Belastungswiderstand 20 und dessen Ausgangskreis über einen Differenzierstromkreis 62, einen Bfhneider 6, einen Verstärker 63 und einen
Sperrkondensator 65 an eine Gleichrichterdiode 64 angeschlossen ist. Die Anode des Gleichrichters 64 ist über einen durch einen Kondensator 68 überbrückten Widerstand 66 geerdet, während seine Kathode über einen Widerstand 65 geerdet ist. An die Anode des Gleichrichters 64 ist der Pendelspannungs- verstärker 41 angeschlossen, während seine Kathode mit dem Eingangskreis des Verstärkers 57 in Verbindung steht.
Es soll nun die Wirkungsweise der gesamten Einrichtung, einschliesslich derjenigen der Steuereinheit 60, betrachtet werden. Der empfangene Impuls R wird dem Eingangskreis der Steuereinheit 60 zugeführt und eine gewisse Zeit nach dem Empfang dieses Impulses wird der Sende-
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teil der Einrichtung durch die im Gleichrichter 64 erzeugte Spannung zur Aussendung eines Antwortsignals mit verhältnismässig langer Dauer veranlasst. Dieses Signal wird vom Empfänger ebenfalls empfangen und gleichgerichtet, um dann in Form eines Impulses R zusammen mit dem nächsten Impuls R der Steuereinheit 60 zugeführt zu werden. Im Begrenzer 61 ergibt sich ein Paar voneinander zeitlich getrennter Signalimpulse von der Wellenform R und RT, welche dem Differenzierkreis 62 zugeführt werden.
Der Begrenzer 61 ist so beschaffen, dass er die Spitze des überaus starken Impulses RT abschneidet, den verhältnismässig schwachen Impuls R jedoch ohne Änderung seiner Wellenform durchlässt, u. zw. selbst dann, wenn die Stärke dieses Impulses sich innerhalb weiterer Grenzen ändert. Die Parameter des Differenzierkreises 62 sind so gewählt, dass dieser Kreis nur Zeichen mit einer steilen Stirnflanke durchlässt, wobei sich das in der Zeichnung oberhalb dieses Kreises dargestellte Ausgangszeichen ergibt. Dieses wird dem Beschneider 69 zugeführt, welcher nur für Signale einer bestimmten
Polarität empfindlich ist und daher ein Signal von der in der Zeichnung oberhalb des Be- schneiders 69 dargestellten Form zum Ver- stärker 63 weiterleitet.
Nach der hier erfolgenden
Verstärkung, bei welcher gleichzeitig alle rest- lichen Spuren des ausgesandten Impulses be- seitigt werden, wird das Signal einenteils dem
Verstärker 57 und andernteils dem Gleich- richter 64 zugeführt. Im Gleichrichter entsteht dann eine negative Gleichspannung, die über den Widerstand 43 zur Steuerelektrode des
Pendelspannungsverstärkers 41 gelangt.
Im Ausgangskreis der Steuereinheit 60 ergibt sich also eine der Stärke des empfangenen Signals umgekehrt proportionale Steuergleichspannung, welche als veränderliche negative Vorspannung auf das Steuergitter des als A-Verstärker arbeiten- den Pendelspannungsverstärkers 41 wirkt. Beim
Empfang eines starken Signals ergibt sich dem- nach eine starke negative Vorspannung, welche den Verstärkungsgrad der Röhre 41 erheblich vermindert. Dadurch wird die Grösse der im
Ausgangskreis dieser Röhre entstehenden Wechsel- spannung und infolgedessen auch die Grösse der uber den Kondensator 56 dem Kreis 10 des Empfängers zugeführten Wechselspannung vermindert, so dass sich die Empfindlichkeit des Empfängers im umgekehrten Verhältnis zur Stärke der empfangenen Signale ändert.
Durch die Verminderung des Verstärkungs- grades des Pendelspannungsverstärkers 41 wird auch die Grösse der dem Gleichrichter 50 zu- geführten Wechselspannung vermindert, was eine
Verminderung der der Anode des Verstärkers 54 zugeführten Gleichspannung zur Folge hat, so dass also dieser Verstärker das durch das empfangene Signal in der Einheit 58 ausgelöste
Antwortsignal mit verminderter Amplitude zum
Transformator 17 und zum Hochfrequenzkreis 10 überführt, dessen Schwingungen durch dieses Signal verminderter Amplitude gesteuert werden.
Infolgedessen ändert sich auch die Stärke des ausgesandten Antwortsignals im umgekehrten Verhältnis zur Stärke des empfangenen Signals.
Beim Empfang eines schwachen Signals erhöht dagegen die Einheit 60 durch Steigerung des Verstärkungsgrades des Pendelspannungsverstärkers 41 sowohl die Empfindlichkeit des Empfangsteiles der Einrichtung als auch die Stärke des ausgesandten Antwortsignals.
Aus den Fig. 1 und 2 ist es offenbar, dass der Verstärker 54 seine Anodenspannung ausschliesslich von den die Pendelspannung liefernden Organen 40 und 41 über den Gleichrichter 50 erhält. Diese Organe sind dazu geeignet, dem genannten Verstärker diejenige hohe Anodenspannung zu liefern, deren er beim Empfang schwacher Signale zum Aussenden eines starken Antwortsignales bedarf.
Natürlich können an Stelle der gemeinsamen Empfang-und Senderöhre 11 auch getrennte, mit derselben oder verschiedenen Frequenzen arbeitende Röhren und getrennte Antennen für den Empfang und für die Sendung vorgesehen werden.
Die Einrichtung gemäss Fig. 3 enthält einen Überlagerungsempfänger 70 und einen von diesem gesonderten Sender 72, welcher mit dem
Empfänger über eine Steuereinheit 73 ver- bunden ist, die der Steuereinheit 60 der Ein- richtung gemäss Fig. 1 und 2 gleich sein kann.
Der Sender 72 ist einesteiles mit einer Antenne 78 und anderenteils mit dem Ausgangskreis eines
Demodulators 77 des Empfängers 70 verbunden.
Die Empfangsvorrichtung besteht aus einer
Antenne 71, einem Hochfrequenzverstärker 74, einem Frequenzwandler 75, einem Zwischen- frequenzverstärker 76 und dem Demodulator 77.
Die Steuereinheit 73 ist mit dem Demodulator 77 und mit einer oder mehreren Stufen der Ein- heiten 74,75 und 76 verbunden.
Die von der
Antenne 71 empfangenen Signale werden im
Verstärker 74 verstärkt und im Frequenz- wandler 75 in zwischenfrequente Signale umge- wandelt, die nach ihrer Verstärkung im Ver- stärker 76 zum Demodulator 77 gelangen. Die sich hier ergebenden Modulationskomponenten der Signale werden der Steuereinheit 73 zu- geführt, in welcher eine der Stärke der empfan- genen Signale proportionale Steuerspannung ent- steht, die einerseits die Empfindlichkeit des
Empfängers und anderseits die Stärke der aus- gesandten Antwortsignale im umgekehrten Ver- hältnis zur Stärke der empfangenen Signale regelt. Zu letzterem Zwecke kann die Steuer- spannung beispielsweise einem Steuerorgan im
Modulatorkreis des Senders zugeführt werden.
Die sich im Dcmodulator 77 ergebenden Modu- lationskomponenten werden überdies auch dem
Sender 72 zugeführt, um in diesem das Aus- senden der Antwortsignale auszulösen.
Obzwar die Erfindung in Verbindung mit amplitudenmodulierten Impulssignalen be- schrieben wurde, ist es offenbar, dass sie auch
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auf Einrichtungen zum Empfang und zum Senden frequenz-oder phasenmoduterter Signale bzw. unmodulierter, unterbrochener Trägersignale anwendbar ist. In gewissen Fällen, z. B. bei Einrichtungen zur Nachrichtenübermittlung zwischen einer festen Station und einem Fahrzeug, kann es wünschenswert sein, die Stärke der ausgesandten Antwortsignale in Abhängigkeit von der Stärke der empfangenen unmodulierten Trägerwelle zu regeln. In solchen Fällen kann eine geeignete Steuerspannung mittels eines Gleichrichters aus der gleichgerichteten Trägerwelle gewonnen werden.
Unter dem Antwortzeichen soll in diesem Zusammenhang jede Art von Zeichen verstanden werden, welches eine Sendestelle im Verfolg eines von ihr ausgesandten Zeichens empfängt.
Dieses Antwortsignal kann also beispielsweise ein amplituden-, phasen-oder frequenzmoduliertes, oder ein unmoduliertes Trägersignal sowie ein reflektiertes oder ein UltraschallsiI1al sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wellensignalübertragungsanlage mit einem Empfänger und einem Sender, die vorzugsweise superregenerativer Art sind, zum Aussenden von Antwortsignalen auf die vom Empfänger empfangenen Signale, gekennzeichnet durch eine Regelspannung mit von der Feldstärke des empfangenen Signals abhängiger Grösse, welche dem Sender zwecks Regelung der Stärke des Antwortsignales zugeführt wird, wobei die Regelung zweckmässig so erfolgt, dass einer grösseren Feldstärke des empfangenen Signals eine kleinere Stärke des Antwortsignals entspricht.