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Senderschaltung für ungedämpfte elektrische Schwingungen.
Alle bekannten Stromquellen ungedämpfter elektrischer Schwingungen, wie Hochfrequenzmaschinen, Bogenlampen und Kathodenstrahlröhren, erzeugen neben der Hauptfrequenz, auf die sie eingestellt sind, in mehr oder minder starkem Masse Oberschwingungen. Bei den üblichen Senderschaltungen für drahtlose Telegraphie und Telephonie, bei denen diese Hochfrequenzgeneratoren benutzt werden, gelangen auch die Oberschwingungen in das Strahlgebilde und erregen es, so dass sich die Oberwellen auch in der ausgesandten Strahlung wieder finden.
Während nun bei den früher üblichen Empfangsanordnungen diese Oberwellen nur wenig oder gar nicht in Erscheinung traten, haben sich dagegen bei den modernen hochempfindlichen Empfängern, die ja meistens mit sehr erheblichen Verstärkungen arbeiten, vielfach empfindliche Störungen bemerkbar gemacht, die durch die mitausgestrahlten Oberwellen verursacht werden. Namentlich bei Empfangsstationen, die sich in nicht allzu grosser Entfernung von derartigen Sendern befinden, sind diese Störungen recht unangenehm, zumal es auch häufig vorkommt, dass eine Empfangsstation auf eine der ausgestrahlten Oberwellen eingestellt ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Übelstände dadurch beseitigt, dass die Senderschaltungen für ungedämpfte elektrische Schwingungen mit Mitteln ausgestattet werden, die das Eintreten der erzeugten Oberschwingungen in das Strahlengebilde verhindern, so dass nur die gewünschte Grundwelle zur Ausstrahlung gelangen kann. Zu diesem Zwecke werden mit der Senderschaltung besondere, aus Wechselstromwiderständen (Selbstinduktionen, Kondensatoren und Ohmschen Widerständen) zusammengesetzte Leitergebilde verbunden und diese so geschaltet und abgestimmt, dass sie die im Generator erzeugten Oberwellen unterdrücken oder ableiten.
In der Zeichnung sind eine Reihe verschiedener Ausführungsformen der Erfindung schematisch veranschaulicht. Ein Mittel zur Ableitung von Oberschwingungen besteht z. B. in einem ge-
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schwingung abgestimmt wird und parallel zum Hochfrequenzgenerator geschaltet wird. Fig. i zeigt eine derartige Schaltung für direkte Verbindung des Hochfrequenzgenerators mit der Antenne. In die Antenne 1, die bei 2 geerdet ist, wird der Hochfrequenzgenerator mit Hilfe der beiden Leitungen 3 und 4 zwischen die Punkte 5 und 6 eingeschaltet. An diese Punkte ist zugleich der geschlossene Kreis 7 angeschlossen, der aus Selbstinduktion 8 und Kapazität 9 besteht. Mit Hilfe der letzteren kann der Kreis 7 auf die von der Antenne auszustrahlende Grundschwingung ab-
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absorbiert daher keine Energie dieser Grundschwingung.
Für die im Generator entstehenden Oberschwingungen jedoch bildet der geschlossene Kreis einen Kurzschluss, so dass diese nicht zur Antenne gelangen.
Für die Senderschaltungen, bei denen der Generator nicht direkt in der Antenne liegt, kann der geschlossene Schutzkreis 7 parallel zum Kopplungselement zwischen Generator und Antenne geschaltet werden, wie dies beispielsweise Fig. 2 für induktive und Fig. 3 für kapazitive
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Kopplung zeigt. In Fig. 2 ist der Schutzkreis 7 von den Klemmen der Sekunddärspule 10 des Kopplungstransformators abgezweigt, in Fig. 3 liegt tr z. B. an den Klemmen des Kopplungs- kondonsators 11. Es ibt ferner möglich, diesen abgestimmten Schutzkreis parallel zu einem anderen Teil der zum eigentlichen Strahlgebilde führenden Leitungsbahn zu schalten.
Fig. 4 zeigt noch besonders die Anordnung des geschlossenen Schutzkreises in Verbindung mit einem Kathodenröhrensender für direkte Schaltung. 12 ist die Kathodenstrahlröhre, 13 und 14 sind die beiden Röhrenkopplungselemente, die die bekannte Rückkopplung zwischen Anoden-und Gitterkreis der Röhre vermitteln und an die zugleich die Antenne 1 angeschlossen ist. Der Schutzkreis 7 kann parallel zu den Röhrenkopplungen , geschaltet sein. Besser ist es jedoch, ihn nur parallel zur Röhrenkopplung 13 zu legen, wie die Figur zeigt. Würde er nämlich zugleich auch parallel zum Kondensator 14 liegen, so würde er auf das Gitter der Röhre durch Rückkopplung einwirken und somit mit der Röhre zusammen Schwingungen erzeugen
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gewünschten Schwingung einsetzt.
Allgemein ist es also bei Röhrenschaltungen zweckmässig, den Schutzkreis so mit dem System zu verbinden, dass er nicht zugleich auf das Gitter einwirken kann. Bei derartigen direkten Röhrensenderschaltungen, bei denen die Antenne selbst unmittelbar den Röhrenschwingungskreis bildet, tritt die Erscheinung der Erzeugung von Oberschwingungen besonders hervor. Für diese Schaltungen ist daher die Erfindung auch von besonderem Wert.
Bei Versuchen mit den beschriebenen Anordnungen hat es sich gezeigt, dass durch den
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von der Antenne jedesmal unter Zwischenschaltung eines Teiles der Antennenselbstinduktion nacheinander abgezweigt werden. Eine derartige Schaltung zeigt beispielsweise Fig. 5. 10 ist wieder die Sekundärspule eines Kopplungstransformators zur Kopplung mit dem Hochfrequenzgenerator. Parallel zu dieser Spule liegt, wie in den vorher beschriebenen Schaltungen, ein geschlossener Schutzkreis 7a, der auf die Grundwelle abgestimmt ist. Ausser diesem Schutzkreis 7a ist ein zweiter solcher Kreis ìb dem Kopplungselement-M parallel geschaltet, wobei zwischen den Abzweigpunkten 15 und 16 der beiden Schutzkreise eine Selbstinduktion 17 liegt als Teil der gesamten Antennenselbstinduktion.
In ähnlicher Weise könnten noch weitere geschlossene Kreise
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kreise noch nicht beseitigt werden, werden dann mit Sicherheit durch die folgenden Kreise abgeleitet.
Da der Schutzkreis 7 in den bisher beschriebenen Schaltungen auf die Grundwelle, d. h. die Arbeitswelle der Station abgestimmt ist, kann er leicht nach Wellenlängen geeicht werden und somit als Wellenmesser für die Station dienen.
Eine Zusammenstellung von Wechselstromwiderständen zu einem Leitergebilde, durch
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beispielsweise geschlossene Schwingungskreise 18, die wiederum je aus einer Selbstinduktion 19 und einer Kapazität bestehen, in Reihenschaltung mit der Antenne 1 verbunden. Werden diese geschlossenen Kreise-M einzeln auf die am meisten hervortretenden Oberschwingungen abgestimmt, so besitzen sie für diese Oberschwingungen einen unendlich hohen Widerstand und drosseln sie ab, so dass sie nicht zum ausstrahlenden Teil der Antennen gelangen. Die gewünschte Grundschwingung dagegen kann ungehindert diese Kreise passieren und zur Wirkung kommen.
Bei Anwendung der geschlossenen Schutzkreise in den bisher beschriebenen Schaltungen tritt der gewünschte Effekt der Ableitung oder Unterdrückung von Oberschwingungen ohne
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Schutzkreises 7 für die Grundschwingung, auf die er abgestimmt ist, möglichst gross werden, für die Oberschwingung, die er abzuleiten hat, dagegen möglichst klein. In der Schaltung nach Fig. 6 muss dagegen der Widerstand der Kreise M für die Oberschwingungen, die abgedrosselt werden sollen, möglichst gross und für die Hauptschwingung möglichst klein sein. Dies wird dadurch erreicht, dass in ersterem Falle die Kapazität des geschlossenen Kreises möglichst gross im zweiten Falle dagegen möglich klein gemacht wird.
Bei Bemessung der Kapazität des geschlossenen Kreises im Falle der Parallebdlaltung nach Fig. i bis 5 ist jedoch darauf zu achten, dass der Kondensator des Schutzkreises zusammen mit der Selbstinduktion des Hochfrequenzgenerators oder des Kopplungselementes nicht eine Abstimmung ergibt, die der Grundschwingung oder eine
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Hochfrequenzmaschine in direkter Schaltung mit der Antenne gemäss Fig. I die Wicklung der Maschine mit dem Kondensator. 9 für diese Frequenz einen Kurzschluss bilden. Zweckmässig
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wählt man daher die Kapazität so, dass diese Abstimmung zwischen der Grundschwingung und der längsten Oberwelle liegt.
An Stelle eines geschlossenen Ableitekreises für die Oberschwingungen, der auf die Grundwelle abzustimmen ist, kann auch ein aus Kapazität und Selbstinduktion bestehendes Leitergebilde zu Ableitung der Oberschwingungen benutzt werden, das parallel zum Generator oder Kopplungselement geschaltet wird und einen Kurzschluss für die Oberwellen bildet. Eine solche Schaltung ist beispielweise in Fig. 7 dargestellt. Parallel zur Sekundärspule 10 des Kopplungstransformators liegt ein Kreis der aus der Selbstinduktion 21 und dem Kondensator 22 in Hintereinanderschaltung gebildet wird. Wird beispielsweise dieser Kreis 21, 22 auf eine der Oberwellen abgestimmt, so bildet er für diese einen Kurzschluss, für die Grundwelle dagegen einen unendlich grossen Widerstand. Man könnte nun für jede der hervortretenden Oberwellen einen besonderen derartigen Kurzschlusskreis benutzen.
Es genügt aber für sämtliche Oberwellen ein einziger Ableitekreis, denn es lässt sich stets eine Einstellung finden, bei der dieser Kreis für die Grundschwingung einen unendlich hohen Widerstand bietet, dagegen für alle höheren Schwingungen, d. h. sämtliche Oberschwingungen, einen Kurzschluss bedeutet.
Alle diese Schaltungen, bei denen durch parallele Wege die Oberschwingungen abgeleitet werden, beruhen auf dem Prinzip, eine Trennung zwischen der Grundwelle und den Oberschwingungen in zwei Wegen herbeizuführen, derart, dass der eine Weg, nämlich zum Strahlgebilde für die Grundschwingungen, der oder die anderen Wege dagegen für die Oberschwingungen besonders leicht passierbar sein sollen, während sie umgekehrt den in den betreffenden Wegen nicht gewünschten Schwingungen einen grossen Widerstand entgegenstellen sollen. Dieses Ziel lässt sich in den meisten Fällen jedoch nur mit einer mehr oder weniger grossen Annäherung erreichen, so dass die Trennung häufig nicht ganz scharf erfolgt. Es treten vielmehr in der Antenne noch Ströme auf, die von den Oberschwingungen herrühren und umgekehrt in den Ableitekreisen noch Ströme, die der Grundfrequenz entsprechen.
Diese letzteren bedeuten einen gewissen Energieverlust für die Antenne. Gemäss der weiteren Erfindung werden auch diese geringen, in den betreffenden Wegen nicht erwünschten Schwingungen dadurch beseitigt, dass durch eine zusätzliche Kopplung zwischen einem Teil der Antennenselbstinduktion und den Ableitekreisen diese Ströme kompensiert werden. Fig. 8 zeigt diese Kompensationsschaltung für den Fall eines geschlossenen Schutzkreises gemäss den Fig. i bis 5, Fig. 9 für den Fall eines Kurzschlusskreises gemäss Fig. 7. In der Antenne befindet sich eine besonders kleine Kopplungsspule 23, die bei Fig. 8 z. B. mit einer besonderen Spule 24 des geschlossenen Schutzkreises 7, bei Fig. 9 mit der Spule 21 des Kurzschlusskreises 21, 22 gekoppelt ist.
Eine weitere Kombination aus Wechselstromwiderständen mit der Eigenschaft, Schwingungen gewisser Frequenzen einen hohen Widerstand zu geben, andere Frequenzen dagegen leicht durchzulassen, besteht in einem sogenannten Kettenleiter. Unter einem Kettenleiter ist (K. W. Wagner, Archiv für Elektrotechnik, Bd. 3, Seite 315) im allgemeinen ein Leitergebilde zu verstehen, das aus einzelnen Elementen in der z. B. in Fig. 10 oder in Fig. 11 dargestellten Kombination besteht. 26 und 26 sind Wechselstromwiderstände, die aus Drosseln, Kondensatoren und OhmschenWiderständen zusammengesetzt zu denken sind. An den Leitern 27, 28 wird der Strom zu und an den Leitern 29, 30 wieder abgeleitet.
Durch geeignete Wahl und Bemessung der Wechselstromwiderstände lässt es sich erreichen, dass dieser Kettenleiter alle Wechselströme unterhalb einer gewissen kritischen Frequenz ohne nennenswerten Energieverlust hindurchlässt, dagegen alle Wechselströme oberhalb der kritischen Frequenz abdrosselt.
Fig. 12 zeigt z. B. die Anwendung eines Kettenleiters zur Unterdrückung von Oberschwingungen gemäss der Erfindung. Hier ist beispielsweise eine sogenannte Drosselkette zwischen der Sekundärspule 7C des Kopplungstransformators und der Antenne 1 geschaltet. Diese Drosselkette besteht aus den Spulen 31 und den Kondensatoren 32 und bildet z. B. eine dreigliedrige Drosselkette, wobei die einzelnen Glieder sämtlich einander gleich sind. Wird die kritische Frequenz dieser Drosselkette oberhalb der Betriebsfrequenz, aber unterhalb der tiefsten störenden Oberfrequenz
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schwingungen hat den Vorteil, dass man die einzelnen Glieder weder auf die Grundfrequenz, noch auf eine der Oberfrequenzen selbst abzustimmen hat. Die Bedienung ist dadurch in vielen Fällen
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PATENT-ANSPRUCHS : I. Senderschaltung für ungedämpfte elektrische Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fernhaltung der Oberschwingungen des Generators von dem Strahlgebilde aus Wechsel- stromwiderständen (Selbstinduktionen, Kondensatoren und Ohmschen Widerständen) zusammen- gesetzte Leitergebilde vorgesehen sind, die so geschaltet und abgestimmt sind, dass sie die Oberschwingungen unterdrücken oder ableiten.