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Einrichtung zum Hervorbringen und Zusammensetzen zweier oder mehrerer schwingender Entladungen von verschiedener Phase und Richtung für drahtlose Telegraphie und andere Arten der Übertragung von Energie durch den Raum in einer vorherbestimmten Richtung.
Bekanntlich wurde bisher bei der drahtlosen Telegraphic gewöhnlich eine schwingende Entladung angewendet, um gewöhnliche elektromagnetische Wellen hervorzubringen.
Vorliegende Erfindung betrifft das Hervorrufen und Zusammensetzen zweier oder mehrerer schwingender Entladungen von verschiedener Phase und verschiedener Richtung, um unmittelbar elliptisch oder kreisförmig polarisierte elektrische Strahlungen ohne grossen Kraftverlust hervorzubringen, wodurch diese Strahlungen geeignet gemacht werden zur Übertragung von Energie oder von Signalen durch den Raum, und zwar hauptsächlich in jener Richtung, welche mit der Achse der kreisförmigen oder elliptischen Polarisation genannterStrahlungenzusammenfällt.
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ist eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung für die Sendestation. Die Fig.'-) und 3 sind schaubitdtichc Darstellungen von zwei symmetrisch ge- kuppO ! toi1 Apparaten auf einer Sendestation.
Fig. 4 \eranschaulicht eine abgeänderte Einrichtung der Sendestation. Fig. 5 ist eine schaubildliche Darstellung einer geeigneten An- ordnung der Luftkonduktorcn. Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Abänderung der Vorrichtung nach Fig. 1 mit den Luftkonduktoren. Fig. 7 ist eine
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weitere Ausfuhrnngsform der Einrichtung einer Sendestation. Fig. U ist eine Abänderung der Einrichtung der Luftkonduktoren.
Bei der Ausführungsform des Apparates nach Fig. 1 sind die sekundären Enden einer Induktionsspule (Induktorium) 4, deren primäre Spule mit einem Unterbrecher 11, vorteilhaft nach der Bauart Wehnelt, versehen sind, mit zwei Entladungskugeln 1, 2 oder
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durch eine Selbstindnktionsspule oder zweckmässig durch einen kleinen, richtig berechneten Kondensator 5 mit einem der sekundären Enden der Induktionsspule verbunden.
Da die Phasenverschiebung von dem Werte des Selbstinduktions-Koeffizienten des zwischen dem Auschtusspunkt des dritten Entladungskonduktors und dem Entladungs- konduktor 1 liegenden Leitungsteiles 1-13 abhängt, ist in den letzteren eine Selbstinduktionsspule 12 eingeschaltet, in welcher der Phasenunterschied durch entsprechende Änderung der Windungszahl eingeregelt wird. Diese Einrichtung ermöglicht es, eine Regel- mässigkeit in der Hervorbringung der resultierenden kreisförmigen Strahlung zu erzielen.
Die drei Entladungskonduktoren sind in den Ecken eines rechtwinkeligen Dreiecks
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allgemein beschriebenen Anordnung werdssn, bei Anwendung des Kondensators 5 und der Selbstinduktionsspule 12, Wellen mit einem Phasenunterschied von einer Viertel periode hervorgebracht, an Stelle von kreisförmig oder elliptisch polarisierten Wellen.
Die zwischen den drei Konduktoren entstehenden Schwingungen werden wohl schon phasenverschoben sein, jedoch noch nictt ans kreisförmig oder elliptisch polarisierten Strahlungen zusammengesetzt sein, weil sie nicht im Winkel zueinander ausgesendet werden.
Erst wenn die Konduktoren mit Luftleitom verbunden sind, welche im Winkel zueinander angeordnet sind, worden sich die Schwingungen zu kreisförmig oder elliptisch polarisierten Wellen zusammensetzen.
Die Luftkonduktoren können auch vom Apparat isoliert angeordnet und durch denselben zufolge Induktionswirkung beeinflusst werden. In allen Fällen können diese Luftkonduktoren in einer Vertikalebene oder in einer anderen Ebene angeordnet werden, welche nach Bedarf eine geringe vorherbestimmte Neigung erhalten kann. Die Luftkonduktoren selbst sind stets geneigt zueinander und vorteilhaft aufeinander senkrecht stehend angeordnet.
Eine geeignete Anordnung der Maste oder Luftkonduktoren ist in Fig. 5 dargestellt.
In diesem Falle sind in der Seudestation zwei Luftkonduktoren 14-15, 16-17 angeordnet, welche mit den Entladungskonduktoren 1, 2 entweder unmittelbar elektrisch verbunden oder durch Induktionswirkung von den letzteren beeinflusst werden. Diese Luftkonduktoren können vorteilhaft die gleiche oder verschiedene Länge erhalten, auch können dieselben mit Bezug auf die Vertikale symmetrisch und unter einem Winkel von 900 zueinander angeordnet werden.
Diese beiden Luftkonduktoren empfangen bezw. die beiden Schwingungen von gleicher Schwingungsweite, gleicher Periodenzahl und einer Phasenverschiebung von einem Viertel der Periode, welche Schwingungen durch den beschriebenen Oszillator hervorgerufen werden, so dass, zufolge Wirkung der zusammengesetzten Wellen, zwischen diesen beiden Luftinduktoren kreisförmige oder elliptische elektromagnetische Weiten entstehen, welche sich merklich in der zur Ebene der genannten Konduktoren senkrecht stehenden Mittelrichtung fortpflanzen. Der mittlere Entladungskonduktor 3 kann an die Erde bei 8 angeschlossen werden.
In der Empfangsstation müssen in diesem besonderen am meisten geeigneten Falle ebenfalls zwei Maste in Richtungen angeordnet werden, welche zu jenen der Maste in der Sendestation möglicbst parallel sind. Die Luftkonduktoren liönnen praktisch in Form von
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geordnet sind.
Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass elliptisch
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einer vorher bestimmten Richtung übersendet werden und dass unter sonst gleichen Umständen grössere Energie in dieser Richtung übertragen wird, als bei den bisr bekanntel Einrichtungen. Die übertragende Energie ist nämlich in vorliegendem Falle propcilional der Resultierenden der beiden Komponenten, nämlich der in radialer Richtung genommenen
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elliptisch polarisierten Wellen besitzen eine Achse, welche senkrecht zu der die Luft- konduktoren enthaltenden Ebene steht, nämlich in dieser Richtung breiten sich ein drehendes magnetisches und ein drehendes elektrostatisches Feld aus.
Das Vorhandensein dieser zwei Felder wurde durch die praktischen Versuche erwiesen, bei welchen Drehwirkungen auf drehbaren ans dielektrischem oder anderem geeigneten Material bestehenden Körper erzeugt wurden, deren Achse auf jener Richtung sich befindet. Bei der Form des durch diese Anordnung erzeugten elektrostatischen Feldes wird eine Energiemenge in der Richtung der Ausbreitung übertragen, welche proportional der Resultierenden der beiden Komponentenschwingungen ist ; deshalb ist zum Unterschied von anderen Systemen, bei welchen die Energie sich gleichmässig nach allen Richtungen ausbreitet, bei dem vorliegenden Über- tragungssystem die Energie, welche sich in den Seitenrichtungen ausbreitet, gering, was durch die praktischen Versuche erwiesen worden ist.
Man kann ein oder mehrere ähnliche Systeme von drei oder mehreren Entladungs- konduktoren 51, 52, 53 (Fig. 3) anwenden, welche in gleicher Weise wie das erste System (1, 2, 3) um die gleiche vorherbestimmte Richtung angeordnet sind. Diese Entladungskonduktoren werden, in jedem der zusätzlichen Systeme, in der gleichen Weise wie die Konduktoren des ersten Systems untereinander elektrisch verbunden, und jedes System kann durch eine eigene unabhängige Induktionsspule betätigt werden, oder es können die Induktionsspulen der verschiedenen Systeme auch untereinander elektrisch verbunden werden.
Wenn alle Systeme, und zwar jedes durch eine unabhängige Induktionsspule betätigt werden, so sind ebensoviel Gruppen oder Systeme von vollständigen Apparaten, wie in den
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ri i und 4 dargestellt, vorhanden, als Gruppen oder Systeme von Entladungskonduktoren verwendet sind. Alle diese Systeme sollen hinsichtlich ihrer elektrischen und magnetischen Elemente so viel als möglich einander entsprechen, so dass sie ihre zugehörigen Entladung konduktoren in der gleichen Weise betätigen.
Für den Fall, als die Induktionsspulen untereinander elektrisch verbunden sind, werden die Primärstromlcreise derart verbunden, dass ein einziger Unterbrecher (11) alle diese Primärstromkreise gleichzeitig unterbricht. Die letzteren können parallel oder in Reihe miteinander verbunden werden, wie die bezüglichen Fig. 2 und 3 zeigen, in welchen bloss zwei Systeme der vorgenannten Art dargestellt und die den Teilen 4, 5, 12 und 13 entsprechenden Teile des zweiten Systems mit 41, 51, 121 und 1, bezeichnet sind. In beiden Fällen der Schaltung ist es unerlässlich, dass die Entladungskonduktoren 1, 2, 3 bis 51, 52 3 etc. die gleichen Abmessungen uud die gleiche Bauart besitzen, damit die Perioden ihrer schwingenden Entladungen gleich werden.
Durch die erläuterten Einrichtungen kann die Höhe der Luftkonduktorcn für drahtlose Telegraphie beträchtlich vermindert werden und der Bau abgestimmter Apparate wird erleichtert.
In Verbindung mit der neuen Einrichtung können vorteilhaft Metallplatten, Spiegel oder zurückstrahlende Metallgitter verwendet werden, um die ausgesendeten Strahlen zurückzuwerfen oder zu konzentrieren.
Gemäss der neuen Einrichtung wird in dem allgemeinen Fall in der Empfangsstation zweckmässig ein Luftkonduktor angeordnet, der aus einem grossen, an zwei Punkten mit den Enden des Kolärers verbundenen Drahtkreis besteht.
Die oben erläuterte Ausführungsform kann teilweise, wie in Fig. 4 dargestellt, ge-
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Selbstinduktionsspule 12 und des Kondensators 5 kann eine mehrphasige Wechselstrommaschine 9 von sehr hoher Periodizität und sehr hohem Potential Verwendung finden, deren Wirkung noch erhöht wird, wenn diese Maschine mit einem mehrphasigen Trans- formator 10 verbunden wird. An Stelle der mehrphasigen Wechselstrommaschine kann auch eine einphasige Wechselstrommaschine von sehr hohem Potential verwendet werden, die mit einem Phascnumformer oder mit einem geeigneten Kondensator verbunden ist. Die Kiemmen aller dieser Vorrichtungen sind mit den stets in der gleichen beschriebenen Anordnung vorhandenen Kugeln oder Entladl1Iigskondulttoren 1, 2, 3 verbunden.
Dar Mittelpunkt des mehrphasigen Transformators 10 ist bei 8 an die Erde gelegt, wie es gewöhnlich bei allen Anwendungen solcher Vorrichtungen gebräuchlich ist und jeder der drei Entladungskonduktoren 1, 2, 3 ist mit je einem der Luftkonduktoren 14-15, 16-17 und 102-103 verbunden, welche bei dieser Einrichtung drei an der Zahl und unter 1200 zueinander angeordnet sind.
Fig. (j veranschaulicht eine andere teilweise Abänderung der gemäss vorliegender Erfindung angeordneten Allgemeineinrichtung, bei welcher der Oszillatorstromkreis geschlossen ist. Un) das Schliessen desselben zu erzielen, worden zwei andere Kondensatoren 18, 19 an die beiden zugehörigen Enden der Sekundärleiter des Induktoriums 4 (Induktionsspule) angeschlossen (und zwar der Kondensator 18 vor dem Punkt 13), während die Armaturen der Kondensatoren mit dem Leitungsdraht 20 verbunden werden. In diesen Leitungsdraht
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Fig. 7 zeigt eine Abänderung der vorbeschriebenen Anordnung nach Fig. 6, wobei die Kondensatoren 1. 9, 19 in der Sekundärleitung des Induktoriums eingeschaltet sind, während der Erdleitungsdraht über einen anderen Kondensator 21 zur Erde. führt. Bei difser Anordnung haben die Kondensatoren 18 und 19 den vorhin angegebenen Zweck, nur ist hier der Verbindungsleiter 20 weggelassen und ein Kondensator 21 vor der An-
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zwischen Spule 22 und den bezüglichen Kondensatoren 19, IS verbunden und die beiden anderen Entladungskonduktoren (2 und 3it) an die beiden Enden der anderen Wicklung der Spule 22 angeschlossen sind.
Jeder der Entladungskonduktoren 3'und 3"ist mit je einer zugehörigen von zwei Armaturen des Kondensators 23 verbunden dessen dritte Armatur bei 8 an die Erde gelegt ist.
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Die Kondulitoron 1, 2 sind an die zugehörigen Luftleitungen 14-15 und 16-17 angeschlossen.
Bei dieser Anordnung wird zwischen den Entladungskonduldoren 1 und 3'eine Primärschwingung erzeugt, welche (zufolge der gegenseitigen Induktion) eine sekundäre Entladungsschwingung zwischen 2 und 3" hervorruft. Diese letztere Schwingung ist nach der bei Wechselströmen allgemein giltigen Regel mit Bezug auf die Primärschwingung um-900 phasenverschoben.
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Hinsichtlich der Anordnung nach Fig. 8 ist zu bemerken, dass bei dieser Anordnung zwei Stromkreise vorhanden sind, nämlich 18, 19, 1, 3'anschliessend an die Primärwicklung des Transformators 22 und 2, 5"anschliessend an die Sekundärwicklung desselben, und dass zwei Schwingungen entstehen, die erste zwischen den Kugeln 1 und 3', die zweite zwischen den Kugeln 2 und 3".
Es ist nun bekannt, dass die zweite Schwingung, welche von der ersten durch Induktion unter Vermittlung des Transformators 22 erhalten wird, gegen diese erste Schwingung (ebenso wie der Primärstrom gegen den Sekundärstrom eines Transformators) einen Phasenunterschied hat, der bis zum Wert von 900 gelangen kann, wenn, wie in dem vorliegenden Fall, der elektrische Widerstand im Sekunda-Stromkreis sehr gross ist. Da nun zu diesem Phasenunterschied zwischen den bezüglichen Schwingungen der Entladungskonduktoren noch der (gleichfalls 90 betragende) Richtungsunterschied zwischen den Luftleitern hinzukommt, so ist die von den letzteren ausgesendete elektrische Strahlung tatsächlich kreisförmig oder elliptisch polarisiert.
Fig. 9 veranschaulicht eine verbesserte, sowohl für die Sende- als Empfangsstation
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sowie gut isoliert voneinander angeordnet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Enrichtung zur Erzeugung elektrischer Wellen zu funkentelegraphischen Zwecken
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einen dem Winkelabstand der beiden Luftkonduktoren entsprechenden Winkel (z. B. von ! WO) phasenverschoben sind, wodurch kreisförmig oder elliptisch polarisierte elektrische Strahlungen
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