DE157344C

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Publication number: DE157344C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

M 157344 KLASSE 21«.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendevorrichtung für die Telegraphic mittels elektromagnetischer Wellen. Der neue Sender besteht im wesentlichen aus einem kurzen, in einem Medium von besonderer Dielektrizitätskonstante und Permeabilität befindlichen Leiter, und zwar sollen die Dielektrizitätskonstante oder die Permeabilität des Mediums oder beide größer sein als die der Luft.

ίο Durch diese Einrichtung lassen sich mit dem kurzen Leiter die gleichen Wirkungen erzielen, die man sonst mit langen Leitern bei der Erzeugung von W^rellen besonderer Länge erreicht.

In der beiliegenden Zeichnung sind verschiedene Aüsführungsformen des Senders in den Fig. 1 bis S veranschaulicht. Fig. 6 stellt den Sender in Verbindung mit einem künstlich leitenden Untergrund nach Patent 157343 dar.

Nach Fig. 1 wird der Leiter 1 von einem System von Drähten oder Blechstreifen aus magnetischem Metall, wie Eisen, Nickel, umgeben , das in der Form von Wicklungen, Spulen oder Litzen usw. in einer oder mehreren Lagen angeordnet ist. Die Drähte oder Blechstreifen werden in einem Abstande von weniger als der Drahtdurchmesser (zweckmäßig ¹Z₄ desselben) gehalten und gehörig isoliert, wozu Hartgummi, Wasser, Alkohol, Paraffin und dergl. benutzt wird. Dabei kann das System den Leiter oder Draht 1 allseitig umgeben (Fig. 1) oder nur auf der nach der Empfangsstation hin liegenden Seite vorgelagert sein (Fig. 4 und 5).

Ist der Leiter von einem System umgeben, dessen Drähte Y₄ des Drahtdurchmessers voneinander entfernt sind und dessen Isolierung aus Gummi von einer Dielektrizitätskonstante gleich 4 besteht, so wird die in Erscheinung tretende Dielektrizitätskonstante des Mediums annähernd 16 mal größer als die der Luft sein, weil die Gegenwart des. leitenden Drahts die Entfernung, durch die die elektrostatischen Linien zu gehen haben, auf '/,₄ der Länge verringert und in diesem Viertel die Linien durch ein Medium gehen, welches eine 4 mal so hohe Dielektrizitätskonstante besitzt als Luft, so daß 16 mal so viel elektrische Kraftlinien auftreten, als wenn das Medium nicht da wäre. Dabei kann die Permeabilität 25 mal größer als die der Luft bemessen werden.

Die Zeitperiode T durch einen Leiter erzeugter natürlicher, elektromagnetischer Schwingungswellen hängt von den Quadratwurzeln derKapazität und der Induktanz des Leiters ab:

Die Kapazität eines Leiters ist direkt proportional der Dielektrizitätskonstante des den Leiter umgebenden Mediums, und die Induktanz eines Leiters ist direkt proportional der magnetischen Permeabilität des den Leiter umgebenden Mediums. Daraus folgt, daß die Periode T der in dem genannten Medium gebildeten Wellen ]/i6· 25 = 20 mal so groß ist als die Periode der von demselben Leiter in der Luft erzeugten Wellen.

Nun ist die Geschwindigkeit elektromagnetischer Wellen in einem Medium

wobei k die Dielektrizitätskonstante oder spezifische induktive Kapazität und μ die Permeabilität des Mediums bezeichnet; da aber k 16 mal und μ 2$ mal größer als für Luft ist, so ergibt sich, daß die Geschwindigkeit der Wellenbewegung in dem Medium gleich

V= ^{l l}

]/l6-25 20

derjenigen in der Luft ist. Bei jeder Wellenausstrahlung ist aber die Geschwindigkeit ν = η λ, wobei η die Frequenz und λ die Länge der Wellen bedeutet. Daraus folgt, daß, da die Geschwindigkeit auf ^li.,₀ ihres Betrages in der Luft vermindert und die Frequenz auf Y₂₀ des Betrages, der bei Nichtbenutzung des angegebenen Mediums gelten würde, herabgesetzt ist, die Wellenlänge unabhängig von dem Medium und dieselbe ist, wie die von demselben Leiter erzeugte Wellenlänge, wenn er von Luft umgeben wäre.

Ein optischer Grundsatz sagt nun, daß, wenn eine Welle aus einem dichteren Medium in ein dünneres tritt, die Länge der Welle im Verhältnis zu den Geschwindigkeiten der Welle in den beiden Medien wächst. Dasselbe trifft für die Elektrooptik zu. Wenn daher die Wellen aus dem Medium, in dem ihre Geschwindigkeit '/₂₀ derjenigen in Luft ist, heraustreten, so wächst die Wellenlänge um den zwanzigfachen Betrag. Demnach wird ein Leiter von 1 cm Länge, der von solch einem Medium umgeben ist und darin Wellen erzeugt, Wellen von solcher Länge in die Luft aussenden, wie ein 20 cm langer, in Luft liegender Leiter.

Da sich auch die Energie, wenn der Leiter geladen ist, für eine gegebene Spannung direkt mit der Kapazität ändert, so wird auch die zur Ausstrahlung verwendbare Energiemenge erhöht werden. Weiter hängt bei einer gegebenen Kapazität die ausgestrahlte Energie von dem Verhältnis ab, welches die Wellenlänge zur Länge des Leiters besitzt. Daher wird eine Vermehrung der Kapazität des von Luft umgebenen Leiters durch Vergrößerung seiner Fläche ohne Änderung seiner Höhe die Strahlung nicht in demselben Maße erhöhen wie im Falle der Vermehrung der Kapazität durch Vergrößerung der Länge (Höhe) des Leiters.

Im vorliegenden Falle ist es indessen möglieh, die Kapazität des Leiters lediglich durch geeignete Dimensionierung des ihn umgebenden Mittels ohne Änderung seiner Höhe zu vergrößern und dieses ohne das Verhältnis zwischen der Wellenlänge, den Eigenschaften des Mediums und der Höhe des Leiters zu ändern, in anderen Worten, den gleichen Effekt zu erzielen, wie er in der Luft durch Erhöhung des Leiters erreicht wird.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird man, mit Ausnahme jener Fälle, wo größtmögliche Wellenlängen erreicht werden sollen, mit Vorteil ein Medium benutzen, das eine hohe spezifische Induktionskapazität bei geringer Permeabilität besitzt.

Für manchen Zweck, beispielsweise wenn die Welle vorzugsweise in einer Richtung hin oder auf einer Leiterseite wirken soll, kann man das Medium auf der Seite des Leiters anordnen (Fig. 4 und 5), in dessen Richtung die Wellen vornehmlich in Wirkung treten sollen. Da, wie oben ausgeführt, die Länge der von dem Leiter erzeugten Wellen von den Eigenschaften des ihn umgebenden Mediums unabhängig ist, solange die Wellen in diesem Medium verlaufen, und erst beim Austritt aus dem dichteren in das dünnere Medium eine Vergrößerung erfährt, so werden bei dieser Anordnung nur nach der Seite hin, wo das dichtere Medium liegt, Wellen größerer Länge und somit auch von größerer Fernwirkung ausgesendet. Der Sektor von anderer elektrischer Konstante gibt dann der Fernwirkung eine bestimmte Richtung.

Die Aussendung der Wellen in einer bestimmten Richtung läßt sich auch bei Benutzung einer reflektierenden Metallplatte 3 erreichen, die auf der Seite des Leiters angeordnet wird, welche der Seite gegenübersteht, in deren Richtung die Wellen sich ausbreiten oder ausgehen. Die Benutzung eines Reflektors zwecks Konzentrierung und Vortreibens der Wellen ist in der Praxis nur bei kurzen Leitern angängig. Bemessung, Gestalt und Lage des Reflektors wird gemäß den Bedingungen, unter denen er benutzt wird, zu wählen sein. Im allgemeinen wird man ihn so anordnen, daß er einen Teil der äußeren Wand des Mediums bildet.

Bei Verwendung eines Induktionsapparates zur Erzeugung der Wellen verbindet man ein Leiterende mit der Kugel 4 am Ende der Funkenstrecke, .deren andere Kugel mit der Erde verbunden ist. Benutzt man eine Dynamomaschine oder eine andere Wechselstromquelle, so wird eine Klemme des Generators mit dem Leiter und die andere mit der Erde in Verbindung gebracht.

Wie die Fig. 3 veranschaulicht, kann man auch an Stelle des geerdeten Leiters einen zweiten Leiter I anordnen, derart, daß nun die beiden Leiter mit den Kugeln des Generators (Funkeninduktor) verbunden und ganz oder teilweise von einem Medium der vorbeschriebenen Art umgeben werden.

Die Erzeugung von Wellen verschiedener Periodizität durch denselben Leiter läßt sich dadurch erreichen, daß man die Kapazität

des Leiters an einem Punkte oder an mehreren Punkten ändert, beispielsweise durch eine Verstärkung des Leiters an den betreffenden Punkten in Form einer Ausbauchung oder eines umgelegten Metallbandes 7 (Fig. 1) oder mehrerer solcher Bänder.

Letztere Form ermöglicht die Regelung der Kapazität durch Hinzufügung oder Abnehmen von Bändern oder auch durch Veränderung der Lage der Bänder auf dem Leiter. Ein Leiter dieser Bauart erzeugt zwei oder mehrere Serien von Wellen verschiedener Periodizität, wobei die Periodizität der einen Wellenserie von der Länge und Gestaltung des Leiters abhängt und die der anderen Serie von den Bändern oder Ausbauchungen.

Eine Sendevorrichtung dieser Art ermöglicht die Erzeugung langer Wellen durch

ao einen kurzen Leiter unter Vermeidung der Unkosten, die die Errichtung von Hochstationen mit Masten bei den bekannten Systemen mit sich bringt. Dazu kommt, daß nicht nur die Welle die gleiche Länge besitzt wie bei einem langen Draht, sondern auch der ausgestrahlte Energiebetrag für eine gegebene Potentialdifferenz der gleiche ist wie bei einem Hochdrahte. In anderen Worten, ein wesentliches Merkmal der Neuerung liegt darin, daß alle Funktionen und Wirkungen eines langen Hochsendedrahtes bei dem vorliegenden Sender durch einen vergleichsweise kurzen, niedrigen Leiter erreicht werden und überdies noch Vorzüge letzterem zukommen.

Die Empfangsstation wird mit einem ebensolchen Leiter ausgestattet oder aber sie erhält gewöhnliche Leiter, die zur Aufnahme der einzelnen Wellenserien abgestimmt sind. Benutzt man einen niedrigen Leiter in Verbindung mit einer künstlichen Wellenführung, so empfiehlt es sich, dafür die Ausführungsform des Senders nach Fig. 6 in Anwendung zu bringen. Der Sender besteht hier aus einem rohrartigen Körper 21 in einem Stoffe, dessen die Wellenlänge bestimmende Dielektrizitätskonstante einen höheren Wert besitzt als die der Luft, beispielsweise in Wasser, das sich in einem leitenden Metallgefäße 14 befindet. Die Verdunstung des Wassers wird durch einen Glasdeckel verhindert, an dessen Stelle auch Öl als isolierender Stoff, auf die Wasserfläche gegossen, treten kann. Die Funkenkugeln 15 und 16 wird man innerhalb der Röhre 21 anordnen; eine derselben wird durch einen Arm 17 mit dem Leiter 21 und die andere, 16, durch den Stab 8 mit dem Gefäße 14 leitend verbunden. Das untere Ende der Röhre 21 ist durch eine isolierende Scheibe 9, durch die der Stab 8 hindurchgeht, verschlossen. Die Kugel 15 steht mit der Sekundärspule 10 eines Induktoriums in Verbindung, mit der auch die Kugel 16 durch den Stab 8 und die Gefäßwand in Verbindung gebracht ist. Das Gefäß ist mittels der Wellenführung 2 mit der Erde verbunden.

Claims

Patent-Ansprüche :

1. Ein Sender für Wellentelegraphie, dadurch gekennzeichnet, daß der die elektromagnetischen Wellen ausstrahlende Sendekörper von einem Stoffe umgeben ist, dessen die Wellenlänge bestimmende Dielektrizitätskonstante einen größeren Wert als die Luft besitzt.

2. Eine Ausführungsform des Senders nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff von hoher Dielektrizitätskonstante den Sender nur auf einer Seite umgibt, zum Zwecke, die Wellen hauptsächlich nur in dieser Richtung wirken zu lassen.

3. Eine Ausführungsform des im Anspruch ι gekennzeichneten Senders, bei welcher der Sendekörper mit einem verschiebbaren Stücke (7) aus leitendem Material ausgestattet ist, zwecks Änderung der Periodizität der Wellen durch Änderung der Oberfläche des Leiters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,