DE152300A - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

M 152300 KLASSE 21 a.

Die Schwingungen eines Senders für drahtlose Telegraphic klingen, vorzugsweise infolge ihrer Energiestrahlung, sehr schnell ab. Dieser Übelstand würde vermindert werden können, wenn es gelänge, z. B. folgendes zu erreichen. Ein Sender sei in direkter oder induktiver Schaltung gekoppelt mit einem Schwingungskreis α (vergl. die beiliegende Zeichnung). Wenn, sagen wir, zehn Schwingungen des Senders abgelaufen; sind,, setze, und zwar in genau richtig bemessener Phase, ein zweiter, mit α identischer Schwingungskreis b ein. Für den in die Ferne ausgesendeten Wellenzug ist es natürlich gleichgültig, ob die Schwingungen sich auf einen, und denselben Sender oder auf zwei Senderdrähte übertragen, ob, mit anderen Worten, die Superposition der Schwingungen schon im Drahte oder erst im Luftraum erfolgt.

Desgleichen ist Identität der Kreise α und b nicht gefordert. Sie stellt nur eine übersichtliche und praktisch einfache Form dar. Es genügt aber, daß die Koppelungsgrade und Eigenschwingungen der Kreise α und b derart bemessen sind, daß diejenige Schwingung, mit welcher gearbeitet werden soll, in beiden nacheinander entstehenden, vom Sender ausgehenden Wellenzügen vorhanden und möglichst stark ausgeprägt ist.

Es handelt sich nun um die Frage, wie zwei solcher Kreise mit Zeitdifferenzen erregt werden können, welche nicht nur Bruchteile ihrer eigenen Schwingungsdauer betragen, sondern mindestens eine oder mehrere Schwingungsdauern umfassen.

Diese Aufgabe wird hier gelöst mit Hilfe zweier neuer Methoden, welche aber, wie gleich an dieser Stelle bemerkt werden soll, nicht nur für den speziellen, in Rede stehenden Zweck (d. h. nicht nur für Zeitdifferenzen, welche Multipla der Schwingungsdauer, sondern auch für Zeitdifferenzen, welche Bruchteile einer Schwingungsdauer darstellen) verwendbar sind.

Die erste Methode bezieht sich auf eine ökonomische Art, um überhaupt phasenverschobene , schnelle Ströme zu erzeugen, die zweite darauf, wie man mittels derselben einen Schwingungskreis in dessen eigener und im allgemeinen von derjenigen der ersten Ströme (welche man Ladungsströme nennen könnte) verschiedenen Periode erregen kann.

I. Die Methode, phasenverschobene, schnelle Wechselströme zu erzeugen, beruht auf der folgenden allgemeinen Überlegung. Ein aus Kapazität und Selbstinduktion hergestellter Schwingungskreis I wirkt auf einen zweiten II mit dem ersten auf Resonanz gebrachten, metallisch geschlossenen induktiv. Strom und Spannung (gemessen an den Kondensatorbelegungen) seien mit Z₁ und F₁ bezw. z'., und F₂ bezeichnet. Dann ist allgemein Z₁ gegen F₁, desgleichen Z₂ gegen F₂ um 90° verschoben;

die zeitliche Änderung -^- ist gegen Z₁ um

90⁰ verschoben, also mit F₁ phasengleich (oder um i8o° verschoben). Für den Fall der Resonanz ist aber i.₂ phasengleich mit

-j-. Daraus folgt: z'₂ ist gegen Z₁, desgleichen F₂ gegen F₁ um 90⁰ verschoben.

Dieses gibt die Theorie für den Fall sehr

loser Koppelung. Es fragt sich, wie sich

die Phasenverschiebung stellt für den Fall

einer praktisch noch brauchbaren Koppelung beider Kreise.

Beide Kriterien, das gegenseitige Verhalten der Ströme so\vohl wie der Spannungen, lassen sich zur Beurteilung heranziehen und ergeben ein praktisch brauchbares Resultat. Es waren z. B. zur Koppelung durch gegenseitige Induktion nur je 12 Prozent der in jedem der beiden genau identischen Kreise gelegenen Selbstinduktionen herangezogen und auch diese wieder durch entsprechend gehaltene Entfernung lose gekoppelt. Trotzdem tibertrugen sich reichlich 30 Prozent der Energie des Primärkreises auf den sekundären mit einer Phasenverschiebung von 72⁰ bis 78⁰.

Durch verstärkte Koppelung läßt sich die Energieteilung weiter treiben, allerdings auf Kosten der Reinheit der Erscheinungen.

Hier ist nämlich folgendes zu bemerken.

Von einer Resonanz im einfachen Sinn der meisten akustischen Erscheinungen kann nicht gesprochen werden. Dort versteht man unter Resonanz zweier Körper, welche die Eigenschwingungen bezw. V₁ und v₂ haben, den Fall, daß V₁ = v.₂ = ν wird und nennt ν die Resonanzschwingung, welche dann mit der Eigenschwingung zusammenfällt. Im elektrischen Falle treten aber im allgemeinen, wenn zwei solcher schwingenden Körper gekoppelt werden, in jedem derselben zwei Schwingungen H₁ und n₂ auf, wobei U₁ > v, η._λ <C ν ist. Dies g'ilt auch, wenn V₁ ^ v.₂ ist. Man müßte daher sagen, daß in den beiden Teilen des gekoppelten Systems je U₁ und 7J₂ in Resonanz zueinander sind. Die Forderung, daß die Eigenschwingungen V₁ und V₂ der beiden isolierten Systemteile die gleiche (v) sei, wird daher keine prinzipielle mehr, sondern nur eine praktische, von der man sich bis zu gewissen Grenzen entfernen darf. Bezeichnet man aber den Fall V₁ = V₂ als Resonanz, so ist für diese (oder wenigstens deren Nähe) die Energieübertragung auf das erregte System gleichzeitig mit der Größe der Phasenverschiebung ein Optimum. Nur in diesen Sinnen darf überhaupt und soll daher hier von einer elektrischen Resonanz gesprochen werden. Durch sehr lose Koppelung nähert man sich dem einfacheren akustisehen Falle.

Die Phasenverschiebungen, welche man mit der beschriebenen Methode erhält, können nachgewiesen und gemessen werden aus Wärme- oder Funkenwirkungen in einem Resonanzflaschenkreis; für Frequenzen von etwa 6000 bis 10 000 pro Sekunde lassen sie sich, ebenso wie der ganze zeitliche Verlauf der Erscheinungen, mittels der Kathodenstrahlröhre verfolgen.

Der Vorteil dieser Methode besteht in den geringen Energieverlustcn. Methoden z. B., welche Ohm'sche Widerstände benutzen, versagen praktisch um so mehr, je höher die Frequenz wird und daher die induktiven Widerstände fast ausschließlich die Stromstärken bestimmen. Die O hm'sehen Widerstände müßten sehr groß werden, und die damit bedingten Energieverluste würden gerade hier, wo man Energie sparen muß, unleidlich hoch werden. ,

2. Die Art, um mit einer — im allgemeinen geringeren — Frequenz ein System größerer Frequenz zu erregen, kann durch die in der Zeichnung angegebene direkte Koppelung geschehen. Hier erregt der mit großer Energie ausgestattete Kreis A den Kreis a, der Kreis B den Kreis b. Durch passende Bemessung der Selbstinduktion in A einerseits, den Zuleitungen mp und nq andererseits läßt sich sogar die Energie der im erregten Kreis α entstehenden Schwingungen wesentlich über denjenigen Betrag hinausbringen, der bei statischer Ladung des Kreises auf die gleiche Funkenlänge entsteht.

Die Kreise α und b können auch ohne Funkenstrecke geschlossen sein. Die Punkte ρ und q liegen dann besser, durch größere Selbstinduktion getrennt, außerhalb der Kondensatoren. Die Lage der Punkte m und η einerseits, ρ und q andererseits bedingt die Stärke der Koppelung.

Wie mittels der angegebenen Methode die Aufgabe gelöst wird, mag ein beliebiges Zahlenbeispiel erläutern. Wir reden dabei immer nur von dem Grenzfall je einer einzigen Schwingung in jedem gekoppelten System (lose Koppelung). Angenommen, es seien in den Kreisen α und b Schwingungen von der Frequenz (ganze Schwingungen) 10" gefordert; es soll b anfangen zu schwingen, nachdem im Kreise α schon zehn seiner Schwingungen abgelaufen sind. Man stellt sich dann einen Schwingungskreis A her von der Eigenfrequenz ίο⁴. Man erregt aus ihm den Kreis B durch induktive Übertragung mit einer Phasendifferenz von 36⁰. Dies entspricht einer Zeitdifferenz von — ·ΐο~⁴ Se ^r 10

künden, d. h. von zehn der schnelleren Schwingungen (= 10 — ⁵ Sekunden). no

Das Verfahren läßt sich natürlich ausdehnen auf die langsamer schwingenden Kreise A, indem man z. B. statt eines Kreises A deren zwei benutzt, welche wiederum mit noch langsameren, auf bekannten Wegen (mechanisch oder elektrisch) in Phase verschobenen Schwingungen erregt werden.

Ebenso ist die Ausdehnung auf mehrere, z. B. zwei Kreise B, mit bezw. etwa 36⁰ und 72⁰ Phasendifferenz gegeben.

Die Methode der Erzeugung phasenverschobener, schneller Schwingungen für andere

Claims (3)

1. Zwecke, ζ. B. gerichtete Telegraphie, ist gleichfalls offenbar, und sie wird vorteilhaft auch für solche Zwecke benutzt.

   Mittels der phasenverschobenen Ströme lassen sich, ganz analog den Anordnungen der Wechselstromtechnik, sehr schnell rotierende Magnetfelder herstellen, aus denen Ströme jeder beliebigen Phasendifferenz entnommen werden können, desgleichen rotierende elektrostatische Felder.

   Patent-A ν Sprüche:

   I. Ein Verfahren zur Erzeugung länger

   andauernder schneller elektrischer Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Kreise von gleicher und relativ großer Schwingungszahl zeitlich nacheinander erregt werden, und zwar durch in Phase gegeneinander verschobene Wechselströme von gegen die ersten geringer Frequenz.
2. 2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß behufs Erregung eines Schwingungskreises aus einem anderen von zwei Punkten des einen Kreises aus der Kondensator des anderen Kreises direkt geladen wird.
3. 3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den phasenverschobenen Schwingungen die eine von der anderen durch gegenseitige Induktion der zugehörigen, miteinander gekoppelten und ganz oder nahezu in Resonanz befindlichen Kreise erzeugt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.