DE261126C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 261126 — KLASSE 21 a. GRUPPE- M 261126 - CLASS 21 a. GROUP

Dr. KARL STRECKER in BERLIN und Dr. FRANZ KIEBITZ in BERLIN-STEGLITZ.Dr. KARL STRECKER in BERLIN and Dr. FRANZ KIEBITZ in BERLIN-STEGLITZ.

zu können.to be able to.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. November 1911 ab.Patented in the German Empire on November 24, 1911.

Man kennt in der drahtlosen Telegraphie gerichtete Antennen, d. h. solche Antennen, welche nach einer bestimmten Richtung stärker strahlen als nach anderen Richtungen; insbesondere zeigt deren Strahlung nach einer bestimmten Richtung ein starkes Minimum. Solche Antennen sind wenig geeignet, Nachrichten auszusenden, die ihrer Natur nach für alle Richtungen bestimmt sind, z. B. denDirectional antennas are known in wireless telegraphy. H. such antennas, which radiate more strongly in a certain direction than in other directions; in particular their radiation shows a strong minimum in a certain direction. Such antennas are unsuitable for news to send out which by their nature are intended for all directions, e.g. B. the

ίο üblichen Zeitungsdienst, Zeitsignale, Sturmwarnungen und andere Wetternachrichten.ίο usual newspaper service, time signals, storm warnings and other weather news.

Wenn man nun von einer Station für drahtlose Telegraphie aus Nachrichten sowohl nach ausgewählten Richtungen wie auch in anderen Fällen nach allen Richtungen aussenden will, so müßte man dazu zwei besondere Antennenanlagen errichten. Dies würde aber einerseits erhöhte Kosten bedingen, andererseits würde das Vorhandensein der einen Anlage den Betrieb der anderen stören.Now if one were to send messages from a wireless telegraph station to both wants to send selected directions as well as in other cases in all directions, so one would have to set up two special antenna systems. But this would on the one hand increase costs; on the other hand, the existence of one system would stop operation disturb the other.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, diesen Nachteil zu beseitigen dadurch, daß Antennen, die ihrer Natur nach eine bestimmte Richtung bevorzugen, eine andere ausschließen, wahlweise auch so betrieben werden, daß sie nach allen Richtungen gleichmäßig oder annähernd und durchschnittlich gleichmäßig ausstrahlen.The object of the present invention is to eliminate this disadvantage in that Antennas, which by their nature prefer a certain direction, exclude another, optionally also operated in this way be that they are uniform or approximately and average in all directions radiate evenly.

Die gerichteten Antennen werden in der Regel durch Paare von Antennen gebildet, welche mit Wellen verschiedener Amplitude gespeist werden. Ihre Ausstrahlung erhält dann durch Interferenz der Wellen eine ungleichmäßige Gestalt. Gewisse Richtungen werden bevorzugt, jn anderen Richtungen strahlt ein Antennenpaar überhaupt nicht oder nur sehr schwach. Versetzt man dieses ungleichmäßige Feld, genauer die räumliche Verteilung der Strahlungsstärke, in rasche Drehung, so wirkt es wieder wie ein gleichmäßiges Feld.The directional antennas are usually formed by pairs of antennas, which are fed with waves of different amplitudes. Maintains your charisma then an irregular shape due to the interference of the waves. Certain directions are preferred, in other directions one pair of antennas does not radiate at all or very weak. If you move this uneven field, more precisely the spatial one Distribution of the radiation intensity, in rapid rotation, it works again like a uniform one Field.

Diese Drehung gelingt mit zwei unter 90 ° gekreuzten Antennenpaaren in folgender Weise (Fig. 1): Die beiden Antennenpaare N S und O W werden an ihren Innenenden in bekannter Weise an Abstimm- und Koppelungsmittel angeschlossen, die für beide Paare gleich ausgebildet sind und in ihren wesentlichen Teilen (senkrecht gekreuzte Spulen S₁ und S₂) so aufgestellt sind, daß das eine System das andere nicht beeinflussen kann. Eine im Innern von S₁ und S₂ drehbare Spule s, die einem Primärkreise angehört, gestattet dann in bekannter Weise, je nach ihrer Stellung dem Maximum der Gesamtstrahlung der beiden Antennenpaare jede gewünschte Richtung zu geben.This rotation is achieved with two pairs of antennas crossed at 90 ° in the following way (FIG. 1): The inner ends of the two pairs of antennas NS and OW are connected in a known manner to tuning and coupling means, which are designed the same for both pairs and in their essentials Parts (vertically crossed coils S ₁ and S ₂ ) are set up in such a way that one system cannot influence the other. A coil s rotatable inside S ₁ and S ₂ , which belongs to a primary circuit, then allows, in a known manner, to give the maximum total radiation of the two pairs of antennas in any desired direction, depending on its position.

Stimmt z. B. die Windungsebene von S₁ mit der von s überein, so empfängt nur NS elektrische Wellen, deren Ausbreitung durchZ. B. the winding plane of S ₁ coincides with that of s, only NS receives electrical waves, whose propagation through

die oo-förmige Kurve der Fig. 2 dargestellt wird.the oo-shaped curve of Fig. 2 is shown.

Wenn man die Spule s in dauernde rasche Drehung versetzt, so entsteht eine Strahlung, die radial nach allen Richtungen verläuft; in jeder Richtung ändert sich die Stärke der Strahlung zwischen Null und einem für alle gleichen Maximalwert etwa nach einem Sinusgesetz. Der Vorgang läßt sich dadurch beschreiben, daß man die Kurve der Fig. 2 sich um den Mittelpunkt drehen läßt. Es wird also keine Richtung bevorzugt. Der zeitliche Mittelwert der Strahlung nach allen Richtungen ist ungefähr 0,637 D.If the coil s is set in constant rapid rotation, a radiation is produced which runs radially in all directions; the strength of the changes in each direction Radiation between zero and a maximum value that is the same for all, roughly according to a sine law. The process can be described in that the curve of FIG. 2 can be rotated about the center point. It will so no direction preferred. The time average of the radiation in all directions is about 0.637 D.

Die Geschwindigkeit der Drehung muß nach den Umständen gewählt werden; sie ist so hoch zu bemessen, daß für die Wirkung der Strahlung nur ihr Mittelwert in Betracht kommt. Wenn es sich z. B. um die Ubermittlung von Morsezeichen handelt, bei denen ein Punkt etwa 0,05 Sekunden dauert, so muß während dieser Zeit die Spule s sich einigemal herumgedreht haben. Das ergibt also eine Drehgeschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 100 Umläufen in der Sekunde.The speed of rotation must be chosen according to the circumstances; she is so to be dimensioned high that only its mean value is taken into account for the effect of the radiation comes. If it is z. B. is the transmission of Morse code, where a point lasts about 0.05 seconds, the coil s must move several times during this time have turned around. So this results in a speed of rotation in the order of magnitude of about 100 revolutions per second.

Bei jedem Umlauf geht die Stärke derWith each round, the strength of the

Strahlung nach jeder Richtung zweimal durch Null; man hört dann bei der Aufnahme des Zeichens im Telephon den Ton, welcher der Umdrehungszahl der Spule s entspricht.Radiation in each direction twice through zero; one hears when recording the Character in the telephone the tone, which corresponds to the number of revolutions of the coil s.

Statt mit dieser mechanischen Vorrichtung kann man die Strahlungen der beiden Antennenpaare auch durch elektrische Anordnungen in raschem Wechsel ändern. Fig. 3 stellt wieder die gekreuzten Antennen paare NS und O W dar, jedes ,verbunden mit einer Spule S₁ S₂, in deren Mitte ein Kondensator K₁ K₂ eingeschaltet ist. Die Spulen S₁ S₂ werden erregt von den Spulen L₁ und L₂, die in den Schwingungskreisen L₁ C₁ (Kondensator), F₁ (Löschfunkenstrecken) bzw. L₂ C₂ F₂ liegen. Die beiden Sätze Löschfunkenstrecken werden von den Wechselstromgeneratoren G₁ G₂ gespeist ; die hierbei als Zwischenglieder nötigen Transformatoren sind der Einfachheit der Zeichnung zuliebe weggelassen worden. Die Anker der beiden Generatoren sind nun gegeneinander in der Phase um 90 ° elektrisch gemessen versetzt, so daß die Spannung im einen ihren höchsten Wert hat, wenn sie im anderen gerade durch Null geht. Die Folge ist, daß die Funkenstrecken F₁ und F₂ abwechselnd erregt werden. Die von ihnen in den Antennenpaaren erzeugten Schwingungen nehmen bekanntlich je nach der Kopplung mehr oder minder rasch zu und je nach der Dämpfung mehr oder minder rasch ab; demnach werden auch die Strahlungen der Antennenpaare nicht plötzlich mit dem höchsten Wert einsetzen und plötzlich von diesem auf Null herabfallen, sondern es findet auch dabei eine allmähliche Änderung statt. In die Pausen der Strahlung des einen Antennenpaares fällt die des anderen. Es gibt keine Richtung, in der dauernd die Strahlung Null wäre.Instead of using this mechanical device, the radiation from the two pairs of antennas can also be changed rapidly using electrical arrangements. Fig. 3 again shows the crossed antenna pairs NS and OW , each connected to a coil S ₁ S ₂ , in the middle of which a capacitor K ₁ K _{2 is} switched on. The coils S ₁ S ₂ are excited by the coils L ₁ and L ₂ , which are located in the oscillating circuits L ₁ C ₁ (capacitor), F ₁ (extinguishing spark gaps) and L ₂ C ₂ F _2, respectively. The two sets of extinguishing spark gaps are fed by the alternators G ₁ G ₂ ; the transformers required as intermediate links here have been omitted for the sake of simplicity of the drawing. The armatures of the two generators are now offset from one another in phase by 90 °, measured electrically, so that the voltage in one has its highest value when it just goes through zero in the other. The result is that the spark gaps F ₁ and F ₂ are excited alternately. The vibrations generated by them in the antenna pairs are known to increase more or less rapidly depending on the coupling and more or less rapidly depending on the damping; accordingly, the radiation from the antenna pairs will not suddenly start at the highest value and suddenly drop from this to zero, but there will also be a gradual change. During the pauses between the radiation of one pair of antennas, that of the other falls. There is no direction in which the radiation would be permanently zero.

Bringt man (Fig. 3) die beiden Anker auf gleiche oder entgegengesetzte Phase, oder verwendet man nur einen Anker, der durch zwei getrennte und hinter- oder nebeneinandergeschaltete Transformatoren die beiden Löschfunkenstrecken speist, so werden die von N S und O W ausgestrahlten Wellenzüge je nach dem zeitlichen Unterschied, mit dem die Funken einsetzen, ungeordnet interferieren. Im Durchschnitt ergibt sich ebenfalls eine Strahlung nach allen Richtungen.If the two armatures are brought to the same or opposite phase (Fig. 3), or if only one armature is used, which feeds the two quenching spark gaps through two separate transformers connected in series or next to one another, the wave trains emitted by NS and OW are depending on the temporal difference with which the sparks start interfere in a disorderly manner. On average, there is also radiation in all directions.

Der Vorteil, daß man die ausgesandten Strahlen als Ton hört, ist auch hier vorhanden; doch kommt er nicht weiter zur Geltung, da er mit dem Ton der Löschfunken übereinstimmt. The advantage of hearing the emitted rays as sound is also present here; but it does not come into its own because it matches the tone of the extinguishing sparks.

Noch besser wirkt die Anordnung, wenn man die beiden Antennenpaare aus einer Hochfrequenzmaschine mit Strom versorgt. Man braucht sich in Fig. 3 nur die Teile K, S, C, L, F fortzudenken, und die Klemmen der Maschine unmittelbar mit den Antennen zu verbinden. Hier setzen sich die um 90 ° in der Phase verschiedenen einzelnen Schwingungen zusammen; während jeder Periode durchläuft die Veränderung des Radius vector das ganze Feld, und macht es so zu einem vollständig gleichmäßigen. Dagegen hat man hier den Vorteil des Tones nicht mehr, insofern als die Frequenz über der Grenze der Hörbarkeit liegt.The arrangement works even better if the two pairs of antennas are supplied with power from a high-frequency machine. One need only think of parts K, S, C, L, F in FIG. 3 and connect the terminals of the machine directly to the antennas. This is where the individual vibrations, which differ in phase by 90 °, are put together; during each period the change in the radius vector runs through the whole field, making it completely uniform. On the other hand, one no longer has the advantage of tone, insofar as the frequency is above the limit of audibility.

Die gleiche Wirkung erzielt man mit folgendem Verfahren: Das eine System (z. B. O, S₁, W, Fig. 4) wird in bekannter Weise durch die Hochfrequenzmaschine G erregt. Das zweite System (S, S₂, N) wird mit dem ersten gekoppelt; alsdann geht die Schwingungsenergie selbsttätig von einem Antennenpaar auf das andere über. Wählt man dabei die Koppelung zwischen den beiden Antennenpaaren so stark, daß eben noch keine getrennten Koppelüngswellen auftreten, so geht während eines Funkens die Energie einmal von O W auf N S über; das Strahlungsmaximum bewegt sich also einmal aus der Richtung O W nach N S und alle Richtungen erhalten ungefähr gleiche Strahlung.The same effect is achieved with the following method: One system (e.g. O, S ₁ , W, FIG. 4) is excited by the high-frequency machine G in a known manner. The second system (S, S ₂ , N) is coupled to the first; then the vibration energy is automatically transferred from one pair of antennas to the other. If one chooses the coupling between the two pairs of antennas so strong that no separate coupling waves occur, then during a spark the energy passes once from O W to NS ; the radiation maximum thus moves once from the direction EW to N S and all directions receive approximately the same radiation.

Bei Funkenspeisung setzt man für die Hochfrequenzmaschine den geschlossenen Schwingungskreis (Spule L, Kondensator C, Funkenstrecke F) nach Fig. 5.In the case of spark feed, the closed oscillation circuit (coil L, capacitor C, spark gap F) according to FIG. 5 is used for the high-frequency machine.

Claims

Patent Claims:

i. Procedure for a wireless telegraphic transmitter with two or multiple directional antenna pairs optional