DE198592C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 198592 KLASSE 21«. GRUPPE

in BERLIN.

Seit langer Zeit bemüht man sich, die Anordnung für drahtlose Telegraphie- so umzugestalten, daß die Dämpfung der ausgesandten Schwingungen verringert wird. Die ersten Einrichtungen zur Erreichung dieses Zieles sind die bekannten Senderschaltungen nach dem Patent 111578 von Prof. Braun, bei welchen ein aus Kapazität, Selbstinduktion und Funkenstrecke bestehender Erregerkreis, welcher eine geringere Dämpfung als eine übliche Antenne besitzt, mit einer solchen induktiv oder galvanisch gekoppelt wird. Später wurde in dem amerikanischen Patent 714756 von Stone der Vorschlag gemacht, zwischen dem B raun sehen Energiekreis und der Antenne einen abgestimmten, funkenlosen, wenig gedämpften Zwischenkreis einzuschalten und auf diese Weise gegen die Braunsche Schaltung noch weiter die Dämpfung zu verringern. In beiden genannten Fällen läßt sich eine Verminderung der Dämpfung nur bei relativ loser Kopplung zwischen dem Erregerkreis bezw. Kreisen und der Antenne erreichen, wobei die Energie langsam aus dem Funkenkreis in den oder die induzierten Kreise hinüberwandert. Dann läßt sich erreichen, daß die ausgehenden Wellen eine Dämpfung besitzen von der Größenordnung der Dämpfung des geschlossenen Kreises. Je loser gekoppelt wird, je vollkommener läßt sich dieses Ziel erreichen, aber desto langer muß die Energie im Funkenkreise verbleiben und desto größer wird daher auch der Energieverlust wegen dieses langen Verbleibens und um so schlechter hiermit auch das Verhältnis zwischen erregter und ausgesandter Energie. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, bleibt nur das Mittel, die Kopplung nicht zu lose, sondern relativ fest zu wählen. In diesem Falle kann aber die Energie, nachdem sie aus dem erregenden Kreis in den induzierten Kreis überführt ist, aus dem letzteren nach dem ersteren wieder zurückkehren. Die Vorgänge der Energiewanderung seien durch die Kurve der Fig. 1 veranschaulicht. Um die Zeitlinie ist zunächst die gedämpfte Entladungskurve aufgezeichnet und die Maxima der Plusamplituden mit einer stark ausgezogenen Umhüllungskurve α umgeben. Die Umhüllungskurve gibt demnach ein Maß für die Geschwindigkeit der Energiewanderung aus dem erregenden Kreis in den erregten. Die punktierte Kurve b zeigt umgekehrt den Energiewert in dem erregten Kreise an. Man ersieht hieraus, wie anfangs die Energie allein im erregenden Kreise ist, dann allmählich abfällt und in dem Moment, wo sie dort ein Minimum geworden ist, einen Maximalwert im erregten Kreise erreicht hat. Nach diesem Zeitpunkt kann eine Rückkehr eintreten in der Weise, daß die Energie im erregten Kreise ab- und im erregenden Kreise wieder zunimmt. Nachdem also die Energie den erregenden Kreis und damit die Hauptverlustdämpfungsstelle verlassen hat, wird oder kann sie ein zweites Mal dorthin wieder zurückkehren. Dieses Zurückkehren der Energie kann man dadurch verhindern, daß man den

zweiten Kreis mit einer großen Nutzdämpfung versieht, so daß in dem Moment, wo sonst eine Rückwanderung der Energie eintreten könnte, die Energie im erregten Kreise durch die Nutzdämpfung gänzlich oder zum größten Teil konsumiert ist. Dieses Mittel ist geeignet, den Wirkungsgrad zu erhöhen, es führt aber nicht zu dem gewünschten Ziel, eine Welle von geringer Dämpfung zur Aus-Strahlung zu bringen, da die starke Dämpfung des induzierten Kreises eine Vergrößerung der gesamten Dämpfung zur Folge haben muß. Die Aufgabe ist vielmehr, gleichzeitig eine gute Wirkung und eine geringe Gesamtdämpfung zu erreichen. Man erreicht dieses Ziel, indem man verhindert, daß die Energie aus einem wenig gedämpften Kreise nach dem Erregerkreis zurückkehren kann.

Die Ursache, weshalb diese Rückwanderung eintritt, ist in dem Verhalten der bisher benutzten Funkenstrecke begründet.

Die gewöhnlichen Funkenstrecken stellen während der Entladung einen aus erhitzten Gasen gebildeten Leiter dar, dessen Widerstand wesentlich von der Temperatur der Elektroden und des Zwischenmediums abhängig, und zwar um so geringer ist, je höher die Temperatur ist. Die Temperatur wiederum steigt mit der Stromstärke. Nun zeigt es sich, daß bei gewöhnlichen Funkenstrecken eine gewisse beträchtliche, sozusagen Wärmeträgheit vorhanden ist, so daß eine gewisse Phasenverschiebung zwischen der herrschenden Stromstärke und der Temperatur entsteht, und zwar tritt die zu einer gewissen Stromstärke gehörige Temperatur mit Verzögerung auf. Die Folge davon ist, daß ein solcher Funke mit größerer Anfangsdämpfung als der anfangs herrschenden Stromstärke entsprechend einsetzt, und ferner, daß, wenn der Funkenkreis seine Energie an den sekundären, funkenlosen Kreis abgegeben hat und demnach die Stromstärke im Primärkreis klein oder Null ist, immer noch ein so niedriger Widerstand vorhanden ist, daß die Energie wieder in den Primärkreis zurückkehrt.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem zwei Kreise so fest gekoppelt werden, daß mit den bisherigen Anordnungen eine Rückkehr unvermeidlich wäre, während sie hier beseitigt ist, so daß der Sekundärkreis nach Aufnahme beinahe der ganzen Primärenergie diese ausschließlich, in Schwingungen umsetzt von seiner Eigenperiöde und Dämpfung.

Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer, wie oben gesägt, für einen guten Wirkungs-■ grad ausreichenden Kopplung eine Funkenstrecke von möglichst geringer Wärmeträgh/eit benutzt wird, so daß diese beim Eintreten eines Energieminirnurns im Primärkreis sofort einen solchen Übergangswiderstand annimmt, daß der Primärkreis unterbrochen und hiermit gänzlich ausgeschaltet ist. Es scheint, daß geeignet für dieses Verfahren eine gewohnliche Luftfunkenstrecke mit sehr kleinem Elektrodenabstand ist. Jedenfalls wurde in der Physikalischen Zeitschrift Nr. 23, S. 871 und 872, 1906, eine Messung mitgeteilt, welche auf das Vorhandensein einer geringen Dämpfung im. sekundären Kreise schließen läßt. Eine kleine einfache Funkenstrecke ist indessen für praktische Zwecke wertlos, einerseits wegen ihrer großen Inkonstanz, andererseits wegen der kleinen Elektrodenspannung und daher geringen Energieaufnahme. Eine Verbesserung kann erzielt werden durch eine A^erdoppelung einer solchen kleinen Funkenstrecke in Gestalt einer Serienfunkenstrecke, bei der die Gesamtspannung, welche am Induktor zur Verfügung steht, mittels geeigneter Spannungsteilereinrichtungen richtig ver^ teilt ist. Praktisch ist dies indessen keine brauchbare Lösung. Die von uns gefundene bessere Lösung besteht vielmehr in der An-Wendung von Funkenstrecken, welche aus Stoffen, deren Durchschlagfestigkeit kleiner als die der Luft ist, z. B. verdünnten Gasen oder Dämpfen, unter diesen in erster Linie aus Wasserstoff oder Metalldämpfen, einschließlich Helium, Argon, Neon usw. bestehen.

Die Wärmeträgkeit der Funkenstrecke wird auch dadurch bedeutend vermindert, daß man den Elektroden eine so große Fläche gibt, daß . ihre Abkühlung schnell bewirkt wird. Man kann auch, nämlich bei längerem Betriebe, eine künstliche Kühlung herbeiführen.

Ein weiterer Vorteil dieser Funkenstrecke besteht darin, daß man hierbei eine sehr hohe Funkenzahl von beispielsweise 100 000 statt 1000 pro Sekunde oder noch mehr anwenden kann, wodurch für bestimmte Detektoren die Wirkung vergrößert wird (Hitzdrahtinstrumente, Telephone usw.). Es ist zwar schon wiederholt in einen Kreis eine Quecksilberdampflampe oder eine ähnliche, in luftverdünntem Raum, arbeitende Funkenstrecke vorgeschlagen und auch versucht worden, niemals aber ist mit einem solchen Kreise ein zweiter Kreis mit geeigneter Kopplung und sehr geringer Dämpfung zur Erzielung des beschriebenen Vorganges verbunden worden.

Wir wollen jetzt angeben, wie man das Verfahren anwendet, um eiri Maximum der Energie in einem induzierten Kreis zu erhalten. Nachdem man den mit der erwähnten Gasfunkenstrecke ausgerüsteten Erregerkreis und einen wenig gedämpften, keine Funkenstrecke enthaltenden gleichgestimmt hat, beobachtet man die im letzteren auftretenden Schwingungen mittels eines Resonanzkreises

(Wellenmesser), welcher ebenfalls auf die Grundschwingung der ungekoppelten Kreise abgestimmt ist. Wenn man jetzt zwischen dem erregenden und dem erregten Kreise die Kopplung allmählich verstärkt, so erhält man am Wellenmesser eine Zu- und Abnahme der Energie im induzierten Kreise nach einer Kurve, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Man sieht, daß zunächst bei zunehmender Kopplung die Wellenenergie rasch ansteigt, alsdann eine Zeitlang annähernd konstant bleibt, um plötzlich stark abzufallen. Dasjenige Kopplungsintervall ist am geeignetsten, innerhalb dessen der Ausschlag am Wellenmesser konstant bleibt.

Wenn man mit dem Wellenmesser die im induzierten Kreise hervortretenden Vorgänge genauer untersucht, so findet man, daß außer der besonders bevorzugt auftretenden Grundschwingung des erregten Kreises noch die bekannten beiden Kopplungswellen vorhanden sind, und zwar in einem Abstande, welcher einer Kopplung von 3 bis 8 Prozent entspricht. Die Amplituden dieser Kopplungswellen sind indessen so verringert, daß sie bezüglich ihrer Energie gegenüber der Grundschwingung nicht mehr in Frage kommen.

Zur Regelung der Intensität, und um mit wenigen Einheiten der Funkenstrecke auszukommen, empfiehlt es sich, eine Anzahl solcher Funkenstrecken in Reihe zu schalten und die Gesamtspannung, mittels Spannungsteiler oder anderer geeigneter Mittel auf die Einzelfunkenstrecken richtig zu verteilen.

Unser Verfahren zur Erzeugung wenig gedämpfter Schwingungen kann Anwendung finden zunächst für verschiedene Messungen, z. B. für Dämpfungsmessungen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß irgendein auf Dämpfung zu untersuchender Kreis als Sekundärkreis in der beschriebenen Anordnung erregt werden kann. Wenn er in seiner eigenen Dämpfung ausschwingt, so erhält man bei Aufnahme der Resonanzkurve mittels eines

,45 Wellenmessers nach Abzug der Wellenmesserdämpfung nach der Bjerknesschen Methode seine Eigendämpfung. Es ist dabei gleichgültig, ob das zu untersuchende System ein geschlossenes oder offenes (Antenne) ist. Die Hauptanwendung des Verfahrens besteht wohl für die Senderzwecke der drahtlosen Telegraphie. Es kommen zwei Möglichkeiten in Betracht, nämlich erstens die Braunsche Schaltung (D. R. P. Nr. 111578)*) und zweitens dieselbe Schaltung, wobei ein wenig gedämpfter Schwingungskreis zwischen der Antenne und dem Erregerkreis geschaltet ist. Im letzteren Falle gilt das über Kopplung Gesagte natürlich zwischen dem Erreger und dem Zwischenkreis. Letzterer dagegen ist mit der Antenne so lose zu koppeln, daß eine Wellenzerlegung nur in geringem Maße eintritt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren, um mittels eines eine bzw. mehrere Funkenstrecken enthaltenden Erregerkreises in einem Sekundärkreise Schwingungen von der Eigendämpfung dieses Kreises zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Benutzung der an sich bekannten Funkenstrecke bzw. -strecken aus einem Medium mit geringerer Durchschlagsfestigkeit als Luft (verdünnte Gase oder Dämpfe) gleichzeitig die Kopplung beider Kreise einerseits so fest gemacht wird, daß eine Wellenzerlegung unter Benutzung einer gewöhnlichen Funkenstrecke eintreten würde und andererseits noch so lose ist, daß beim ersten, nach Einsetzen eines Funkens auftretenden Energieminimum im Primärkreis ein Erlöschen des Funkens herbeigeführt wird, zum Zwecke, ein Zurückfließen der Energie aus dem Sekundär- in den Primärkreis zu vermeiden.

   *) In diesem Falle kann man die Gesamtdämpfung dadurch verringern, daß man Spulen in den Luftleiter einschaltet, wobei natürlich die Strahlung vermindert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.