DE220929C

DE220929C -

Info

Publication number: DE220929C
Application number: DENDAT220929D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 220929-KLASSE 21 α. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. Oktober 1908 ab.

Es sind schon mehrere Einrichtungen zum gleichzeitigen Empfangen und Senden von Zeichen mittels elektromagnetischer Wellen bekannt geworden; jedoch hat sich keine in der Praxis als brauchbar erwiesen, teils wegen der ihr anhaftenden; nicht klar zu erkennenden Fehler oder aus anderen Gründen. So hat man beispielsweise versucht, eine derartige Einrichtung auf ein bestimmtes Verhältnis und

ίο eine bestimmte räumliche Entfernung der Empfangs- und Sendeantenne zu basieren, wobei die Empfangsantenne in einer mittleren Ebene zwischen den Ebenen zweier Sendeantennen angeordnet wurde. Eine derartige Anordnung ist aber wirtschaftlich unbrauchbar, da sie auf den Empfang solcher Zeichen beschränkt ist, die von einem feststehenden Punkt entsendet werden, und weil ferner die Entfernung der Antennen eine halbe Wellenlänge betragen muß, was selten möglich ist.

Man wird allgemein bei der drahtlosen Übermittlung, insbesondere aber bei der drahtlosen Telegraphic, mehr oder weniger durch die während des Arbeitens des Schwingungserzeugers auftretenden Unregelmäßigkeiten gestört, durch welche die entsendeten Zeichen verzerrt werden und die Wirksamkeit des Emp-. fängers beeinträchtigt wird. Die Geräusche und andere Nebentöne, die durch die verschiedenen Formen des Schwingungserzeugers hervorgerufen werden, beeinflussen die entsendeten elektromagnetischen Wellen und werden an der Empfangsstelle wiedergegeben, so ' daß sie mehr oder weniger das Empfangen stören.

Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen auf drahtlosem Wege, bei welcher die erörterten und auch andere Nachteile sowie sonstige Schwierigkeiten vermieden und beseitigt sind. Mittels der neuen Anordnung können Zeichen gleichzeitig entsendet und empfangen werden, ohne daß man die Stromkreise umzuschalten braucht, indem eine differentiale Balancierung der Stromkreise hergestellt wird. Die Antennen sind mit dem Empfangs- und Sendestromkreis zweckmäßig in Reihe geschaltet, wobei die Antennen die Verbindung zwischen Sender und Empfänger bilden. Die Antennen brauchen nicht in einem bestimmten Verhältnis oder räumlichen Abstand angeordnet zu sein. Durch die Erfindung werden noch eine Reihe weiterer Verbesserungen und Vorteile erzielt, die sich aus der nächstehenden Beschreibung ohne weiteres ergeben.

Auf den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

In den Fig. 1, 2, 4 und 6 sind A¹ und A² Antennen oder Luftleiter, die, wie üblich, aus einem oder mehreren Drähten bestehen, voneinander unabhängig oder — wie es durch die punktierte Linie A³ (Fig. 1 und 3) angedeutet ist — als Schleifenantenne ausgeführt sein können, und die beide bei E geerdet sind. Mit den beiden Antennenleitungen ist auf irgendeine geeignete Weise ein Stromkreis verbunden oder gekuppelt, in welchem elektromagnetische Wellen erzeugt werden. Dieser Schwingungs-

Stromkreis besteht beispielsweise aus .einem Schwingungserzeuger 0, einem veränderlichen Kondensator C und einer Induktionsspule p. Als Schwingungserzeuger eignet sich am besten ein musikalischer Lichtbögen, der dann von einer Gleichstromquelle G gespeist wird. Durch eine derartige Anordnung wird ein praktisch kontinuierlicher Zug von elektromagnetischen Wellen erzeugt. Die zu der Gleichstromquelle

ίο führenden Leitungen können, wie üblich, Drosselspulen B enthalten. Die in dem Schwingungsstromkreise liegende Induktionsspule p ist induktiv mit den Spulen s\ s² gekuppelt, die je mit einer der Antennen A¹, A² verbunden sind. Mit den Antennenleitungen ist ferner ein Empfangsstromkreis verbunden oder gekuppelt, der eine Induktionsspule b, einen veränderlichen Kondensator C und einen Empfänger ' enthält, beispielsweise die beiden Telephone Γ eines Kopfhörers. Parallel zu dem Empfänger liegt ein beliebiger Schwingungsanzeiger R, z. B. ein Audion, Perikon o. dgl. Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind nun die Spulen s¹, s² und p so bemessen, gewickelt und' angeordnet, daß die von der Spule p auf die Spulen s¹, s² ausgeübten Wirkungen zwar gleich, aber von entgegengesetzter Phase sind. Infolgedessen

^: erzeugen die Schwingungen des Schwingungsstromkreises in beiden Antennen gleiche elektro- magnetische Schwingungen, die jedoch entgegengesetzte, d. h. um 180 ° verschobene Phase aufweisen. Die Spule δ ist ferner gemäß Fig. 1 derart induktiv mit den Spulen a¹, a² verbunden, daß sie von beiden in genau gleicher Weise beeinflußt wird. Die ankommenden Wellen, die von den beiden Antennen A¹, A³ aufgefangen werden und die Spülen a¹, a² durchlaufen, addieren sich also in ihren Wirkungen auf die Spule b, welche den Empfangs-Stromkreis erregt. Mit anderenWorten kommen also die zu empfangenden Wellen in gleicher Phase zur Wirkung, wenn nur die Antennen nicht zu weit voneinander entfernt sind. Infolgedessen wird die Einwirkung auf den Empfangsstromkreis verstärkt.

Der Geber kann irgendeine der bei drahtlosen Systemen üblichen Formen aufweisen und besteht gemäß der Zeichnung aus einem Mikrophon M, das zweckmäßig in Serie mit einer der Luftleitungen, und zwar in deren Erdverbindung liegt. Die Erdverbindung des anderen Luftleiters weist einen Widerstand R auf, der dem mittleren Widerstand des Mikrophons M gleich ist.

Bei der beschriebenen Einrichtung wird also in äußerst einfacher Weise durch Schaffung eines differential balancierten Systems die Möglichkeit erhalten, elektromagnetische Wellen auf derselben Station gleichzeitig zu empfangen und zu entsenden, ohne daß die Stromkreise für das Empfangen oder das Entsenden umgeschaltet zu werden brauchen.

Fig. 3 veranschaulicht diagrammatisch den Verlauf der Wellen. Die beim Senden von den Antennen A¹, A² ausgehenden elektrischen Wellen haben z. B. die Form der Kurven w¹, w², d. h. sie besitzen genau gleiche Amplitude und Periode, jedoch entgegengesetzte Phase. Wird also keine Nachricht entsendet, so heben sich die. Wellen gegenseitig auf. Arbeitet aber der Sender, indem z. B. beim Telephonieren gesprochen wird, so werden die in dem Stromkreis der Antenne A¹ erzeugten Schwingungen durch das Mikrophon in genauer Übereinstimmung mit den Schallschwankungen verändert, und diese Änderungen übertragen sich auch auf die von der Antenne A¹ ausgehenden elektromagnetischen Wellen. Die von der Antenne A² ausgehenden Wellen werden,dagegen von dem Sender nicht beeinflußt. Die Einwirkung auf die von der Antenne A¹ ausgehenden Wellen besteht darin, daß die Spitzen der Wellen abgeschnitten oder abgeflacht werden, wie es durch m¹ in Fig. 3 angedeutet ist. Da sich nun die Wellenkurven an allen übrigen Punkten aufheben, so kommen nur diese abgeflachten oder abgeschnittenen Teile der Wellenspitzen des einen Wellenzuges zur Wirkung auf den Empfangsapparat. Weil aber diese Teile den Schallwellen genau entsprechen und durch diese erzeugt werden, so rufen sie in dem Empfangsapparat der Gegenstation dann genau gleiche Schallwellen hervor.

Wie oben gesagt war, muß die gegenseitige Induktion zwischen der Spule b und den Spulen a¹, a² stets gleich sein. Es ist jedoch vorteilhaft, den absoluten Betrag dieser Induktion regeln zu können. In Fig. 7 ist eine einfache Anordnung dargestellt, mit welcher man diesen Zweck erreicht. Mittels derselben läßt sich die gegenseitige Induktion der Spule b und der beiden Spulen a¹, a² gleichzeitig, und zwar stets in genau gleichem Maße ändern. Zu diesem Zweck sind sämtliche Spulen als Ringe ausgeführt, und zwar enthält ein Ring die Spule b und ein zweiter Ring die Spulen a¹, a². Der eine der beiden Ringe ist außerhalb . oder innerhalb des anderen Ringes drehbar angeordnet. Durch Drehen z. B. des äußeren Ringes gegen den inneren ändert man also gleichzeitig und in genau gleichem Maße die gegenseitige Induktion zwischen der Spule b und den Spulen a¹, a².

Um jede Einwirkung des Senders auf den Empfänger derselben Station zu vermeiden, welche eintreten würde, wenn die beiden Antennen zu nahe liegen, oder wenn irgendein Teil des einen Systems — abgesehen von den Spulen a¹, a² und b — auf das andere System induzierend wirkt, umgibt man zweckmäßig iao

alle Apparate und Leitungen mit metallischen Gehäusen oder Hüllen und erdet letztere.

Fig. 2 zeigt eine etwas andere Ausführungsform, bei welcher eine Schleifenantenne zur Anwendung kommt. Ihre beiden Schenkel A³, A^ sind verhältnismäßig weit voneinander entfernt, jedoch bei weitem nicht um eine Viertelwellenlänge. Der Ernpfangsstromkreis ist derselbe wie in Fig. i. Die Spulen a¹, a²

ίο der Antennenleitungen, welche induktiv auf die Spule b wirken, haben jedoch entgegengesetzten Wicklungssinn und üben infolgedessen eine differentiale Wirkung aus. Umgekehlt haben die beiden Spulen s¹, s², welche induktiv von der Spule p beeinflußt werden, gleichen Wicklungssinn. Als Sender kommt ein doppeltes oder mehrfaches Mikrophon M¹ zur Anwendung, das in gleichem Maße auf die erzeugten oder entsendeten Wellen in beiden Antennenleitungen A³, A¹ wirkt. Beim Empfangen von Zeichen von der Gegenstation würden hier die Spulen q¹, a² differential auf die Empfangsspule b wirken. Um das zu vermeiden, erhalten die Schwingungen, die in den beiden Schenkeln der Schleifenantenne hervorgerufen werden, verschiedene Phase. Man kann das beispielsweise dadurch erzielen, daß man in die eine oder die andere Antennenleitung einen veränderlichen induktiven Widerstand A³ oder einen veränderlichen Kondensator C^s einschaltet. Man kann natürlich auch in die eine Antennenleitung einen Kondensator und in die andere einen induktiven Widerstand einschalten. . Die Spule s² läßt sich auch ganz entbehren, indem man die Antenne ^⁴ mit der Spule s¹ durch eine Leitung A ⁶ in Reihe schaltet. An

. Stelle des Doppelmikrophons M¹, das auf beide Antennenleitungen wirkt, kann man ein einfaches, nur in einer Antennenleitung liegendes verwenden und in die andere Antennenleitung einen Ausgleichswiderstand R² einschalten.

Die bei Gelegenheit von Fig. 1 erörterte und in Fig. 3 graphisch dargestellte Wirkungsweise trifft auch für die Anordnung nach Fig. 2 zu, jedoch mit der Einschränkung, daß die Wirkung . der Ungleichmäßigkeiten, welche von dem Arbeiten des Schwingungserzeugers herrühren, in ihrem Einfluß auf die Gegenstation nicht Unterdrückt wird.

Die Anordnung nach Fig. 4 weicht von der nach Fig. 1 nur in der Ausbildung des Gebers ab. Dieser ist derart eingerichtet, daß er gleichzeitig den Widerstand der einen Antennenleitung verringert und den der anderen erhöht. Als eine Ausführungsform eines solchen Gebers ist ein Mikrophon M² mit einer an die Membran angeschlossenen Scheibe oder Platte D dargestellt, zu deren beiden Seiten die Kohlenkörner D¹ o. dgl. liegen. Während die eine Hälfte der Körnerfüllung zusammengedrückt wird, wird die andere Hälfte lockerer. Die beiden festen Elektroden des Mikrophons sind je an eine Antennenleitung angeschlossen, und die Platte D ist geerdet. In dem gleichen Maße, wie sich beispielsweise der Widerstand in der Antennenleitung A ^x beim Sprechen in das Mikrophon infolge der Wirkung der Schallwellen erhöht, |sinkt der Widerstand in der Antennenleitung A². Die Folge ist, daß die von den Antennen ausgehenden Wellen zwar gleiche Amplitude und Frequenz, jedoch entgegengesetzte Phase haben, was auch nach den Anordnungen nach Fig. 1 und 2 der Fall war, und daß die Spitzen der Wellenzüge, welche von der einen Antenne ausgehen, abgeschnitten, dagegen die entsprechenden gegenüberliegenden Spitzen der Wellenzüge, die von der anderen Antenne ausgehen, erhöht oder vergrößert werden; daher werden auch die von den Schallwellen hervorgerufenen Änderungen in den ausgesandten elektromagnetischen Wellen vergrößert oder verstärkt. Diese Wirkung ist graphisch in Fig. 5 dargestellt, worin w³, w* die von den Antennen A¹, A² ausgesandten Wellenzüge, m² die abgeschnittenen. Spitzen eines Wellenzuges und m³ die vergrößerten oder verstärkten Spitzen des anderen Wellenzuges bedeuten. Es ergibt sich also der gleichfalls gezeichnete resultierende Wellenzug, dessen einzelne Wellen gleich der Summe von m² und m^s sind.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 können die Spulen p, s¹ und s² in derselben Weise ausgeführt werden, wie es Fig. 7 für die Spulen α¹, α³ und b veranschaulicht.

In Fig. 6 ist eine · vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher der Empfangsstromkreis gegen früher nicht geändert ist. In dem Sendestromkreis liegen jedoch zwei Induktionsspulen p², p³, welche beide induktiv auf die Induktionsspule b des Empfangsstromkreises wirken. Die Antennenleitung A³ ist bei E geerdet und enthält eine Spule s³, die induktiv von den Spulen p², p³ des Schwingungsstromkreises beeinflußt wird und ebenso auf die Spule b des Empfangsstromkreises wirkt. Die räumliche Anordnung der vier Spulen p², p³, b und s³ ist derart, daß der Abstand verringert und vergrößert werden kann. Der hier als Mikrophon M⁵ dargestellte Geber liegt in der Erdverb'indung der Antennenleitung. Der Empfängerstromkreis darf in diesem Falle nicht auf die Gegenstation abgestimmt sein. Um dies zu erreichen, ist in die Antennenleitung eine Spule p^l mit veränderlicher Induktion eingeschaltet. Die Spulen p², p³ besitzen entgegengesetzte Wicklungsrichtung. Durch Änderung des Abstandes zwischen den verschiedenen Spulen p², p³, b und s³ läßt sich eine differentiale Balancierung her-

.beiführen, wodurch eine Einwirkung von Ungleichmäßigkeiten in dem Arbeiten des Schwingungserzeugers auf die Empfängerspule b ausgeglichen werden kann. Diese Ungleichmäßigkeiten teilen sich indessen den ausgesandten Wellen mit und werden in dem System der Gegenstation wiedergegeben, da. die Spule p² stärker als die Spule p^z auf die Spule s³ wirkt. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung ίο noch in einer Reihe anderer Formen ausführen, ohne daß dadurch ihr Wesen berührt würde.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur drahtlosen Doppel-

Telegraphie oder Ddppel-Telephonie, dadurch gekennzeichnet, daß zum Übertragen der Zeichen oder Laute zwei gleichzeitig vorhandene, gesonderte oder zu ihrer Resultierenden vereinigte Wellenzüge dienen, die sich im Ruhezustande, d. h. wenn nicht gegeben wird, in ihren Einwirkungen auf die Empfangsstromkreise aufheben und in letzteren daher keine Ströme hervorrufen, . dagegen in den Empfangsstromkreisen ; Ströme erzeugen, sobald durch Widerstandsänderungen in dem Stromkreis der Wellenzüge das Gleichgewicht derselben gestört wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenzüge verschiedene, zweckmäßig entgegengesetzte Phase, jedoch im Ruhezustande gleiche Amplitude haben (Fig. 1 und 4).
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenzüge gleiche Phase und im Ruhezustande auch gleiche Amplitude haben (Fig. 2). .
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Resultierenden vereinigten Wellenzüge verschiedene, zweckmäßige entgegengesetzte Phase und verschiedene Amplitude haben (Fig. 6).
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenzüge durch die induktive Einwirkung einer von Hochfrequenzstrom durchflossenen Spule (P) auf zwei in entgegengesetztem Sinne gewickelte, im übrigen aber gleichwertige Spulen (s¹, s²) erzeugt werden (Fig. ι und 4).
6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenzüge durch die induktive Einwirkung einer von Hochfrequenzstrom durchflossenen Spule (ρ) auf eine oder zwei in gleichem Sinne gewickelte und gleichwertige Spulen (V, s²) erzeugt werden (Fig. 2).
7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten des resultierenden Wellenzuges durch die induktive Einwirkung zweier von Hochfrequenzstrom durchflossenen, in entgegengesetztem Sinne gewickelten und ungleichwertigen Spulen (p², p³) auf eine Spule (s^a) erzeugt werden (Fig. 6).
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsstromkreis eine Spule (b) enthält, auf welche zwei gleichwertige, in gleichem Sinne gewickelte und von den aufgefangenen Wellen durchlaufene Spulen (a¹, a^%) induktiv wirken (Fig. ι und 4). ■
9. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs-Stromkreis eine Spule (b) enthält, auf welche zwei in entgegengesetztem Sinne gewickelte und von den aufgefangenen Wellen durchlaufene Spulen (a¹, a²) induktiv wirken (Fig. 2).
10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsstromkreis eine Spule (b) enthält, auf welche eine von den aufgefangenen Wellen durchlaufene Spule (s^s) induktiv wirkt (Fig. 6).
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Gebens der Widerstand des einen oder . beider Stromkreise der Wellenzüge, und zwar in gleichem oder umgekehrtem Ver- go hältnis geändert wird (Fig. 1, 6 bzw. 2 bzw. 4). .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.