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Einrichtung zum störungsfreien Empfang drahtloser Zeichen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung'zur Verringerung der bei der drahtlosen Nachrichtenübermittlung eintretenden atmosphärischen oder statischen Störungen.
Bei Erforschung der statischen Störungen hat der Erfinder festgestellt, dass Antennen, die einen grossen Abstand voneinander haben, nichtsdestoweniger von solchen Störungen im wesentlichen gleichzeitig getroffen werden. Die Wirkung ist so, als ob solche Störungen, die in grosser Höhe oberhalb der Erde entstehen, durch elektromagnetische Wellen oder Impulse verursacht werden, die sich senkrecht zur Erdoberfläche fortpflanzen und keine wagreehte Komponente aufweisen, so dass räumlich weit getrennte Antennen, sofern sie sich in derselben Höhenlage befinden, die Störungen gleichzeitig erfahren. Die Störungsursachen entwickeln in den Antennen Schwingungen von Eigenfrequenz der Antennen.
Durch geeignete Einstellungen hat es sich als möglich gezeigt, durch die elektromotorischen Kräfte, die in zwei oder mehr Antennen durch die atmosphärischen Störungen erzeugt werden, Ströme von derselben Wellenlänge, demselben Dekrement und derselben Phase zu erzeugen, so dass durch deren Gegeneinanderschaltung ihre Wirkungen auf den Detektorstromkreis im wesentlichen neutralisiert werden können.
Diejenigen Wirkungen aber, die auf zwei derartige Antennen durch die aufzunehmenden Zeichen ausgeübt werden, sind nicht in der gleichen Phase, ausgenommen nur den Fall, dass das Zeichen rechtwinkelig zu einer den beiden Antennen gemeinsamen Ebene gerichtet ist. Diese Phasendifferenz ist am grössten, wenn die Antennen in einer gemeinsamen Ebene liegen. die auch durch den lirsprungspunkt des Zeichens hindurchgeht.
Die Erfindung besteht darin, die Empfangsvorrichtung mit den Antennen derart zu koppeln, dass die in mehreren Antennen hervorgerufenen Wirkungen in einem einzigen Stromkreise kombiniert werden, so dass die auf den statischen Erscheinungen beruhenden Wirkungen neutralisiert werden und ebenso die Wirkungen, welche auf Zeichen beruhen, die in einer Richtung reehtwinkelig zur Ebene der Antennen ankommen, während die Wirkungen von Zeichen, die in der gemeinsamen Ebene der Antennen oder doch aus einer der rechtwinkligen Lage zu dieser Ebene nicht zu sehr angenäherten Richtung ankommen, sich addieren. Die Phasendifferenz der durch die aufgenommenen Zeichen entstehenden elektromotorischen Kräfte hängt auch von dem Abstande der wirksamen Mitten der Antennen-gemessen in der Fortpflanzungsrichtung der Wellen-ab.
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung für eine Empfangsstation hat es sich als erwünscht gezeigt, die Zuführungsdrähte von den Antennen zu einem gemeinsamen Punkt zu führen. Bei offenen Antennen absorbieren die Zufiihrungsdrähte Energie der Zeichenwellen, was dadurch vermieden werden kann, dass man in bekannter Weise Antennen in Form senkrechter Schleifen verwendet. Eine senkrechte Schleifenantenne ohne Erdverbindung entwickelt unter dem Einflusse atmosphärischer Störungen elektromotorische Kräfte, welche für eine bestimmte wagrechte Abmessung von dem mittleren senkrechten Abstande der wagrechten Teile der Schleifen voneinander abzuhängen scheinen.
Wenn beispielsweise die Schleife die Form eines Rechtecks mit zwei wagreehten Seiten besitzt, so scheint die Grösse der entwickelten wirksamen elektromotorischen Kräfte von dem senkrechten Abstande der beiden wagrechten Teile abzuhängen. Anderseits hängt die Wirkung eines empfangenen Zeichens auf eine einzelne senkrechte Schleifenantennevonder Riehtungab, aus welcher das Zeichen ankommt und bei einer bestimmten senk-
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Zeichens hindurchgeht, da die wirksame elektromotorische Kraft in solch einer Schleife von der Phasendifferenz der Wirkungen in den beiden senkrechten Seiten der Antenne abhängt.
Der Erfinder hat festgestellt, dass man hieraus Vorteil ziehen kann, um die obenerwähnten Wirkungen der Zuleitung im wesentlichen auszuschalten und eine wirksame Trennung zu erzielen, weiche dem Abstande zwischen den Mitten der Schleifen gleichkommt, sofern die beiden Zuführunadrähte von jeder von zwei solchen Sehleifantennen die gleiche Lage gegenüber der Erde haben, also beispielsweise auf Masten von der gleichen Höhe über der Erde verlaufen, so dass die Wirkungen, welche auf die Zuleitungen sowohl von den atmosphärischen Störungen wie von Zeichenwellen ausgeübt werden. neutralisiert werden.
Dies ist deshalb der Fall, weil die die Zuleitung enthaltende Ebene rechtwinkelig zu dein senkrechten Oszillator steht, von welchem die Zeichen ausgehen und kein Strom in ihnen durch diese Zeichen erzeugt wird. Die Erfahrung hat auch gezeigt, dass diese wagreehten Zuleitungen unter dem Einfluss statischer Störungen keine Ströme führen.
Dadurch, dass man zwei solche Antennen verbindet, und die Zuführungsdrähte zu einem gemeinsamen Punkt führt, der vorteilhafter aber nicht notwendigerweise gleichen Abstand von beiden Antennen besitzt, kann man durch Kombinierung der Wirkungen auf die beiden Schleifenantennen in einem einzigen Instrument oder einer Instrumentengruppe die Wirkungen der statischen Störungen auf die beiden Antennen gegeneinander schalten und sie dadurch neutralisieren, während die Wirkungen der Zeichen sich addieren, so dass man den vollen Vorteil aus der Trennung der Antennen zieht. ohne durch die Einwirkung der Zuführungsleiter einen Verlust an wirksamem Abstande der Schleifen zu erleiden.
Bei Benutzung dieser Einrichtung hat es sich als möglieh gezeigt, trangatlantisehe Zeichen in betriebsmässig wahrnehmbarer Art trotz atmosphärischer Störungen aufzunehmen. die so stark und dauernd waren, dass man sonst auch nicht einmal die blosse Existenz des Zeichens hätte wahrnehmen können.
In der Zeichnung sind zwei Au- : fuhrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein Schaltsehema der Empfangsvorrichtung nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Anordnung, bei welcher eine andere Antennenform und eine andere Ein'tellvorrichtung benutzt und eine Kupplungsneutrali-iervorrichtung verwendet ist.
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Antennen zu einer Empfangsvorrichtung, die in der Mitte zwischen den beiden Antennen liegt. Diese
Leiter werden von Masten getragen und sollen im gleichen Abstand über der Erde verlaufen. Auch soll der gegenseitige Abstand der Drähte jedes Paares der gleiche sein.
Jeder der Leiter B, BI ist ilber ein
Variometer C, C'mit einem als Goniometer"bekannten Apparat verbunden. Die Zuleitungen sind an zwei Spulenpaare D, D'angeschlossen, deren jedes durch einen einstellbaren Kondensator E, F über- brückt ist. Dies ergibt eine symmetrische Anordnung, die nach den Feststellungen des Erfinders zur Erzielung bester Ergebnisse erwünscht, aber nicht unbedingt notwendig ist. Die Spulen jedes Paares D, D' können gegeneinander verstellbar sein, wirken aber auch gut, wenn sie zusammengewickelt sind. Die
Spulen können kreisförmig, viereckig oder dgl. sein.
In dem von den Spulen D. D'beeinflussten Rnume und zwar vorteilhaft um eine zu den Ebenen der Spulen D, D'parallele Achse ist eine Spule F drehbar. welche von den Kraftfeldern der Spulen D, D'beeinflusst wird und mit den Detektor-und Anzeigestrom- kreisen verbunden ist. Bei geeigneter Verbindung der Spulen D, D'und gegebener Einstellung der Spule F heben sich die Wirkungen der statischen Störungen in der Spule F auf, während durch die einlaufenden Zeichen ein resultierender Strom in der Spule F erzeugt wird. Auf diese Weise gelingt eine fast vollständige Fernhaltung der am meisten schädlichen Arten statischer Störungen.
Die in den beiden Antennen durch die statischen Störungen erzeugten elektromotorischen Kräfte scheinen, wie erwähnt, im wesentlichen in Phase zu sein und bei geeigneter Einstellung der Konstanten des Stromkreises sind die Ströme ebenfalls in Phase. Sie erzeugen somit in den Spulen D, D'ein magnetisches Feld von wesentlich fester Richtung. Die aufgenommenen Zeichen erzeugen aber in den beiden Schleifen Ströme verschiedener Phase, die in den Spulen D, D'fliessen und entweder ein resultierendes, rotierendes magnetisches Feld oder ein ortsfestes bzw. stationäres magnetisches Feld rechtwinkelig zum Felde der statischen Störungen entsprechend der Phasendifferenz zwischen den Strömen erzeugen.
Dadurch, dass man die Spule F in der Ebene des von den statischen Störungen erzeugten magnetischen Feldes anordnet, wird die Wirkung der statischen Störungen auf die Spule F neutralisiert, während das aufgenommene Zeichen eine resultierende Wirkung ergibt. Indem man die Spule F bei dieser Anordnung dreht, so dass sie aus derjenigen Lage, bei der ihre Ebene derjenigen des Störungsfeldes parallel ist, in eine rechtwinkelig dazu gerichteten Lage übergeht, wechselt die Interferenz der statischen Störungen und der Zeichen von einem : 1indestbetrage zu einem Höehstbetrage, da bei der letzteren Stellung die Ströme durch die Störungen und die Zeichen sich in der Spule F addieren.
Wenn die Phasendifferenz der durch die Zeichen erzeugten Ströme nicht 180 C bpträgt, dann ist die die grösste Signalstärke ergebende
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Stellung der Spule F nicht die Stellung der geringsten Interferenz, sondern die Stellung der geringsten Interferenz gibt noch einen erheblichen Prozentsatz der grössten erreichbaren Zeichenstärke.
Der von Mitte zu Mitte der Schleifen gemessene Abstand der Antennen A, 1' kann innerhalb weiter Grenzen beliebig verändert werden, solange er nur genügt, um eine merkliche Phasendifferenz zwischen den resultierenden elektromotorischen Kräften und ein resultierendes magnetisches (oder elektrostatisches) Feld zu ergeben, das benutzbar ist, um aufnehmbar Zeichenströme zu schaffen. Es empfiehlt sich, die Mitte der beiden Schleifen um eine halbe Wellenlänge abstehen zu lassen, da hiebei durch die aufgenommenen Zeichen Ströme genau entgegengesetzter Phasen auftreten, so dass, wenn die Stromkreise so geschaltet sind, dass die statischen Wirkungen sieh entgegenwirken, die Wirkung der Zeichen sich addieren und ein stationäres magnetisches Feld erzeugen, dessen Polarität wechselt, um die Spule F des örtlichen Stromkreises zu beeinflussen.
Wenn der Abstand weniger als eine halbe Wellenlänge beträgt, so setzen sich die Wirkungen geometrisch zusammen und bilden ein resultierendes Drehfeld, das wesentlich gleichförmig ist, wenn der Abstand ein Viertel einer Wellenlänge beträgt, hingegen bildet sich ein elliptisches Feld aus, wenn der Abstand von einem Viertel einer Wellenlänge abweicht.
Die grösste Wirkung wird erzielt, wenn die Ebene der Spule F rechtwinklig zur Richtung der grösseren Achse der Ellipse steht. Diese Anordnung kann daher auch zur Ermittlung der Richtung einlangender Zeichen dienen, indem man die Winkelstellung der Spule F beobachtet, welche die grösste Zeichenstärke
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berechnet werden.
Die Spule F ist über Induktanzen G, den Kondensator 11 und die Kupplungsspule 1 mit dem Detektor verbunden. Bei der gezeichneten Anordnung ist dieser Stromkreis F, G, H, 1 auf die Frequenz des ankommenden Zeichens abgestimmt. Der Detektor, der als Elektronenröhre M mit drei Elektroden gezeichnet ist, ist mit dem Schwingungskreise J, K, verbunden, der mit der Spule 1 gekuppelt ist. Die besondere Art des Detektors oder seiner speziellen Stromkreise ist unerheblich und kann sich mit der Art und Stärke des Zeichens ändern. Der gezeichnete Stromkreis enthält ausser dem üblichen Anodenstromkreise P, Q, R, S noch einen Schwingungskreis P, U, TV, S. Eine derartige Detektoranordnung kann für die Aufnahme von gedämpften oder ungedämpften Zeichenwellen verwendet werden.
Die Antennen 1, J'nach Fig. 2 bestehen je aus mehreren von einander isolierten Drahtwindungen, die in annähernd senkrechter Lage angebracht sind. Die Wirkung einer solchen Antenne ist von der oben beschriebenen nicht verschieden, nur werden stärkere elektromotorische Kräfte wegen der vergrösserten Windungszahl bei gleichen Abmessungen erzeugt oder es kann zur Erzielung einer ausreichenden elektromotorischen Kraft eine kleinere Schleife benutzt werden. Die Variometerspulen C, C'werden so gross gemacht, dass sie stets annähernd der gesamten Induktanz der Schleifenantennen gleichkommen. Ferner sind die Kondensatoren E, F'parallel zu den die Antennen bildenden Schleifen geschaltet. Diese Art der Verbindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Zuführungsdrähte bzw.
Einführungsdrähte lang sind oder wenn Wellen von kürzerer Länge als der normalen aufzunehmen sind. Die Anordnung der Einstellmittel nach Fig. 2 bedeutet in ihrer Wirkung eine Unterteilung der Gesamtinduktanz des Antennenstrpm- kreises in zwei annähernd gleiche, parallel geschaltete Induktanzen, wodurch die Gesamtinduktanz auf eine Hälfte derjenigen der Antennen allein verringert wird, sowie ferner den Zusatz der Kapazität des Kondensators E als eine parallel zur Kapazität der Zuleitung geschaltete Kapazität. Sind diese Leiter lang, dann ist ihre gegenseitige Kapazität beträchtlich, was bei der Anordnung nach Fig. 1 nachteilig ist. Die Leiter sollten daher nicht zu nahe aneinander liegen.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist diese Kapazität nicht nachteilig, solange die Gesamtkapazität des Antennenstromkreises nicht zu gross ist, um einen genügenden Einstellbereich im Kondensator E zu gestatten.
Die beschriebenen Anordnungen ergeben im wesentlichen vollständige Freiheit von den statischen Störungen, die sich in einem Zischen und Sausen kenntlich machen und erfahrungsgemäss am meisten stören.
Die Versuche des Erfinders lassen es erkennen, dass noch Störungen explosiver Art vorkommen, die auf die beschriebene Weise nicht eliminiert werden, weil sie nicht in erheblichem Masse von wagrechten Komponenten in den statischen Wellen oder von harmonischer Schwingung in den Antennen herrühren, sondern eher auf der natürlichen Kopplung zwischen den beiden Antennen. Von dieser Annahme ausgehend, hat der Erfinder festgestellt, dass man durch Beseitigung oder Verminderung der natürlichen Kopplung zwischen den Antennen auch diese Art der statischen Störungen so gut wie vollständig ausschalten kann. Ein Mittel zur Erzielung dieses Erfolges ist in Fig. 2 dargestellt.
Hier sind die Spulen X, XZ so in induktiver Beziehung zu einander gelegt, dass sie zwischen den beiden Antennenstromkreisen eine Kuppelwirkung ergeben, welche der natürlichen Kopplung zwischen den beiden Schleifen im wesentlichen gleich und ihr entgegengesetzt ist.
In diesem Zusammenhange wurde festgestellt, dass die hier beschriebene Goniometeranordnung besonders nützlich ist. Diese dürfte darauf beruhen, dass die Spulen D, D'derselben rechtwinklig zueinander stehen und demgemäss die Kopplung der beiden Antennenstromkreise miteinander nicht direkt beeinflussen. Da die Kopplung dieser Spulen mit der Spule F verhältnismässig lose sein kann und soll,
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so kann auch die Kopplung zwischen den beiden Antennen auf Grund der relativen Beziehung der Spule ebenfalls schwach gehalten werden. Die Spulen X, XI können daher dazu benutzt werden, um einen so
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei nur zwei Antennen beschränkt.
Ferner ist es auch nicht nötig, dass die Antennen genau senkrecht stehen, da auch solche Schleifenantennen sich bestens bewährt haben, die unter nicht weniger als 450 gegen die Senkrechte geneigt stehen. Es ist auch nicht nötig, dass die verschiedenen Antennen die gleichen Abmessungen haben oder dass sie von derselben Art sind. Allerdings haben sich die beschriebenen Bedingungen als vorteilhaft erwiesen.
Oben ist zwar besonders von Schleifenantennen gesprochen worden, die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt und es kann auch die gewöhnliche offene Form mit Erdverbindung benutzt werden.
Zur Erzielung bester Ergebnisse sollten aber in solchem Falle direkt angeschlossene Leiter vermieden oder doch so angeordnet werden, dass sie so wenig wie möglich durch das ankommende Zeichn beeinflusst werden, da sonst die räumliche Trennung der Antennen nicht gleich der wirksamen Trennung derselben ist. In solchem Falle ist auch die Anordnung und sorgfältige Benutzung von Phaseneinstellungsmitteln von besonderem Werte.
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