DE264113C

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Publication number: DE264113C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV* 264113 -KLASSE 21«. GRUPPE

FRIEDRICH MÜLLER in STPETERSBURG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Februar 1911 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein neues Verfahren, um schwach gedämpfte elektrische Schwingungen stoßweise in geschlossenen funkenlosen Schwingungskreisen zu erzeugen und dieselben auszustrahlen. Dieses Verfahren besteht darin, daß der Nutzkreis (Antennenkreis, Tertiärkreis) nicht unmittelbar mit dem Stoßkreis (Funkenkreis, Primärkreis) gekoppelt wird, sondern unter Zwischenschaltung eines zu diesen beiden verstimmten Kopplungs- oder Sekundärkreises.

Nach den Angaben von M. Wien ist die Schwingungserregung in Kreisen ohne Funkenstrecke, also von schwach gedämpften Schwingungen einer Periode auf dem Wege der Stoßerregung möglich geworden. Dieses Verfahren besteht bekanntlich darin, daß in zweifach gekoppelten Schwingungssystemen bei einer ganz bestimmten Beschaffenheit der Funkenstrecke (Zischfunken) der Funke während des pendelartigen Energieaustausches zwischen den zwei Kreisen im ersten Schwebungsminimum abreißt. Genau zu demselben Zeitpunkt' hat aber der Sekundärkreis eine maximale Ladung erhalten und schwingt von da an ab mit seiner natürlichen Periode und Dämpfung.

Eine weitere Entwicklung des Wienschen zweifach gekoppelten Stoßerregers bildet das bekannte dreifache System mit Zwischenkreis, in welchem der Tertiärkreis zu den beiden aufeinander abgestimmten übrigen zwei Kreisen (Primär- und Sekundärkreis) entweder verstimmt oder im Falle einer Abstimmung sehr lose mit dem Sekundärkreis gekoppelt ist.

Die Wirkungsweise dieses Systems ist durchaus auf Schwingungen zweifach gekoppelter 40

Kreise zurückzuführen, denn nach Einsetzung der Funkenentladung wird zuerst der Sekundärkreis (Zwischenkreis nach Wien) durch den Stoßkreis aufgeladen, wobei der verstimmte bzw. lose gekoppelte abgestimmte Tertiärkreis nicht eingreifen soll. Nach ausgelöschtem Funken entladet sich der Zwischenkreis mit der ihm eigentümlichen Periode und Dämpfung, wobei seine Eigenschwingungen dem stark gedämpften Tertiärkreis zugeführt werden und im Fall, daß dieser als Antenne Verwendung findet, dort ausstrahlt. Während der Entladungszeit des Zwischenkreises wirkt dieser zusammen mit dem Tertiärkreis als zweifach gekoppeltes System weiter. Andererseits ist von Stone in verschiedenen amerikanischen Patentschriften die Möglichkeit ausgesprochen worden, einwellige Schwingungen in mehr oder weniger kornplizierten Systemen gekoppelter Kreise herstellen zu können. Es wird zu diesem Zwecke beispielsweise ein dreifach gekoppeltes System, ähnlich dem von Wien, vorgeschlagen für den Spezialfall, wo der Primär kreis (Funkenkreis) in loser Kopplung auf ein aus zwei Kreisen bestehendes System induziert, von denen der eine auf den Primärkreis abgestimmt sein muß. Dieses System bildet im ganzen aber nichts anderes als eine Kombination eines einfachen Senders (Primärkreis), welcher auf ein zweifach gekoppeltes Empfangssystem, bestehend aus dem Sekundär- und Tertiärkreis, einwirkt in dem Fall, wo die Kopplung zwischen Primär- und Sekundärkreis eine lose, aber nicht unendlich lose ist. Indem der Primärkreis (Funkenkreis) auf

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das zweifach gekoppelte System, bestehend aus dem Sekundär- und Tertiärkreis, in loser Kopplung einwirkt, erregt er dieses System mit der ihm eigentümlichen Periode dann am stärksten, wenn die Periode der erzwungenen Schwingungen des Primärkreises mit der einen Kopplungsperiode des Systems der beiden fest gekoppelten übrigen zwei Kreise zusammenfällt. Ist der Sekundärkreis beträchtlich verstimmt zu dem Tertiärkreis, so weicht die eine Kopplungsperiode nur wenig von der natürlichen Periode des Tertiär kreises ab. Dadurch wird es möglich, Schwingungen der gemeinsamen Periode des Primär- und Tertiärkreises im Fall, daß diese aufeinander abgestimmt sind, in dem System der beiden in fester Kopplung stehenden Kreise zu erregen und diese durch den Sekundär- oder Tertiärkreis auszustrahlen, je nachdem der eine oder andere als Antenne Verwendung findet. Am zweckentsprechendsten wird dazu der Sekundärkreis gewählt, in welchem die Schwingungen zuerst erregt werden, und wo sie deshalb intensiver sein müssen. Es sei noch bemerkt, daß diese Wirkungsweise keineswegs an eine Löschwirkung des Funkens gebunden ist. Beide Verfahren, dasjenige von Stone und das Stoßerregungsverfahren von Wien, kann man mit wenigen Worten in folgender Weise zusammenfassen. Bei Stone wird die Einwelligkeit durch eine Schwächung der Kopplung erreicht, welche die Entstehung verschiedenartiger Kopplungsschwingungen verhindert. Bei Wien wird ein bestimmter Festigkeitsgrad der Kopplung zugelassen, derart, daß dabei diese Kopplungsschwingungen noch entstehen können, ihr schädlicher Einfluß wird aber durch das Abreißen des Funkens beseitigt.

Die Stoßerregungsmethode von Wien besitzt aber u. a. den Nachteil, daß sie eine ganz bestimmte Beschaffenheit der Funkenstrecke (sehr kurze Funken) erfordert und eine entsprechende günstigste Kopplung, welche selbst vom Zustand des Funkens abhängig ist. Es ist von verschiedener Seite versucht worden, diesen Nachteilen durch künstliche Löschmittel Rechnung zu tragen, beispielsweise durch Einschalten von Geißlerröhren

(M. Wien) oder sonstigem Widerstand in einen gewöhnlichen Funkenkreis durch rotierende Funkenstrecken (Marconi und Ferrie) u. dgl. Diese Nachteile haften auch dem Wienschen dreifachen System an, welches ja ebenfalls auf den zweifach gekoppelten Stoßerreger zurückzuführen ist.

Andererseits besitzt das Stonesche Verfahren den Nachteil, daß dort durch eine allzu große Lockerung der Kopplung zwischen Primär- und Sekundärkreis die schwebungsartige Energieanhäufung, welche bekanntlich mit der Entstehung verschiedenartiger Kopplungsfrequenzen verbunden ist, unterdrückt und dadurch die Intensität der im Sekundär- und Tertiärkreis induzierten Schwingungen stark herabgesetzt wird.

Diese Nachteile der beiden älteren Verfahren werden gemäß der Erfindung auf folgendem Wege beseitigt. Indem die Kopplung zwischen dem Primärkreis (Funkenkreis) und dem zu diesem verstimmten Sekundärkreis so fest gewählt wird, daß die Energieübertragung vom Primärkreis auf den zu diesem abgestimmten Tertiärkreis durch einen schwebungsartigen Vorgang, der notwendig mit dem Vorhandensein mehrerer verschiedener Kopplungsperioden verbunden ist, zustande kommt, wird einerseits eine wirksame Löschwirkung des Funkens erreicht nicht nur bei den ganz kurzen Zischfunken, sondern auch bei gewohnlichen Knallfunken von mehreren Millimetern Länge, da die Anwesenheit des vermittelnden Kopplungskreises als Löschmittel wirkt, indem er die Rückströmung der Energie vom Tertiärkreis in den Primärkreis erschwert und somit günstige Verhältnisse für ein Aussetzen des Funkens schafft, andererseits wird der Nachteil des Stoneschen Verfahrens durch Verwendung einer festen Kopplung beseitigt. Die Energiezufuhr zu dem Sekundär- bzw. Tertiärkreis erfolgt jetzt nicht mehr langsam, da sie nicht mehr durch das Abklingen der natürlichen Schwingungen des Primärkreises bedingt wird, sondern es wird eine Anhäufung von großen Ladungen im Tertiärkreis in kurzer Zeit durch das gleichzeitige Einwirken der verschiedenen Kopplungsschwingungen bewirkt. Ein anderer Vorzug des Verfahrens gemäß der Erfindung liegt darin, daß, während sich bei Stone die Schwingungsenergie des Primärkreises jeweilig zwischen den beiden festgekoppelten Kreisen verteilt, diese Energie durch Verwendung einer festen Kopplung zwischen Primär- und Sekundärkreis, dadurch, daß sie in den Tertiärkreis hineinströmt und sich endgültig in diesem Kreise ansammelt, daselbst eine entsprechend höhere Spannung hervorzurufen imstande ist. Dementsprechend kommt auch erfindungsgemäß nicht, wie bei Stone, der Sekundärkeis (Kopplungskreis), sondern no der Tertiärkreis, welcher ja die größte Energiezufuhr erhält, als Nutzkreis zur Verwendung.

Die Zeichnung dient zur Veranschaulichung der Vorgänge bei Schaltungen gemäß der Erfindung.

In der Fig. 1 bezeichnet I den Primärkreis oder Stoßkreis, II den Kopplungs- oder Sekundärkreis, III den Tertiärkreis oder Nutzkreis. Fig. ι bezieht sich auf induktive Kopplung, in Fig. 2 ist die Kopplung konduktiv. Es bedeuten außerdem C₁, C₂, C₃ Kapazitäten,

L₁, M₁, L₂, M₂, Z₃, M₃ Selbstinduktionen, F die Funkenstrecke. Die geschlossenen Kapazitätskreise III können durch offene Antennenkreise ersetzt werden.

Der Schwingungsvorgäng der in den Fig. χ und 2 dargestellten Schaltungen* wo die Kopplungen zwischen Primär- und Sekundärkreis sowie zwischen Sekundär- und Tertiärkreis als· fest vorausgesetzt werden, kann in

ίο folgender Weise für den Fall, daß der Primärkreis auf den Tertiärkreis abgestimmt und der Sekundärkreis verstimmt ist, beschrieben werden. Nach Einsetzung der Funkenentladung findet, ähnlich wie bei Schwingungen zweifach gekoppelter Kreise, ein schwebungsartiger Vorgang statt, wodurch die anfängliche Ladung des Primärkreises unter Vermittlung des Kopplungskreises allmählich auf den Tertiärkreis übertragen wird. Die Wirkung des Kopplungskreises besteht darin, daß er in kleinen Zwischenräumen Anteile der anfänglichen Ladung des Primärkreises zuerst in sich ansammelt und dann diese kleinen Teilladungen in den Tertiärkreis schickt. Die Anzahl dieser elementaren Stöße, in welche der ganze Ubertragungsvorgang zerfällt, hängt von der Verstimmung des Kopplungskreises sowie von der Festigkeit der verwendeten Kopplung ab. Bei Verwendung solcher Kopplungswerte, deren Festigkeit notwendig mit Schwebungsvorgängen und der Entstehung von mehreren Kopplungsschwingungen verschiedener Perioden verknüpft ist, findet ein Abreißen des Funkens nach erfolgter Ladung des Tertiärkreises statt. Im weiteren bestehen dann für sich 1. der aufgeladene Tertiärkreis und 2. der zu diesem verstimmte Kopplungskreis, in welchem keine Ladung enthalten ist. Durch die weitere Entladung des Tertiärkreises werden in ihm Schwingungen der diesem Kreise eigentümlichen Periode und Dämpfung hervorgerufen. Der Kopplungskreis greift nur wenig in diesen zweiten Schwingungsvorgang ein; denn erstens ist er wegen seiner starken Verstimmung nicht imstande, viel Energie in sich aufzunehmen, andererseits sind die durch seine Anwesenheit hervorgerufenen Verzerrungen der natürlichen Schwingungskonstanten (Periode und Dämpfung) des Tertiärkreises kaum merklich. Seine Rolle beschränkt sich lediglich als Übertrager und Anhäuf er der anfänglichen primären Ladungsenergie im Tertiärkreis und bedingt die damit verbundene Löschwirkung des Primärkreises. Wegen dieser Vorgänge erscheint es also angemessen, für die Zwecke der drahtlosen Telegraphie den Tertiärkreis als Antenne zu verwenden, um- die in diesem Kreise erzeugten Schwingungen auszustrahlen.

In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf der jeweiligen Spannungsdifferenzen in den verschiedenen Kreisen I, II, III während der Aufladung des Tertiärkreises gezeigt; dabei ist die Kopplung gleich 0,2 und das Verhältnis der Schwingungsdauer des Sekundärkreises zu zu derjenigen der beiden anderen Kreise gleich 2 angenommen. Fig. 4 stellt eine ähnliche Kurve dar für die Kopplung 0,5. Die Dämpfung ist in diesen Kurven nicht berücksichtigt.

Um, wie eben erwähnt, zum Zwecke der drahtlosen Telegraphie den Tertiärkreis als Antenne zu verwenden, können die in Fig. 5 und 6 dargestellten Schaltungen Verwendung finden, von denen die nach Fig. 5 für induktive und die nach Fig. 6 für konduktive Kopplungen dient. Hierbei ist wieder die Antenne III auf den Primärkreis I abgestimmt und der Kopplungs- oder Sekundärkreis II dazu verstimmt, entsprechend den Schaltungen der Fig. 1 und 2.

Es seien noch zwei Zahlenbeispiele für die Größe der zur Verwendung kommenden Kopplung angeführt.

85 i. Beispiel.

Die zwei aufeinander abgestimmten äußeren Kreise sind ganz gleich dimensioniert und symmetrisch zum Kopplungskreis hinsichtlich der Kopplung angebracht. Ihre Kapazität beträgt 1000 cm, die Wellenlänge 160 m, also die Selbstinduktion 6480 cm. Die Schwingungsdauer des Kopplungskreises, dessen Kapazität 2500 cm beträgt, ist um |/ 2,5 größer. Die Kopplung

beträgt k = 0,26.

2. Beispiel.

Der Primärkreis besteht aus zwei Flaschen, zusammen von 10 000 cm Kapazität, die Selbstinduktion beträgt 2580 cm. Der Tertiärkreis besteht aus einer Induktionsspule von 29 Windüngen und 25 800 cm, welche durch einen ölkondensator von 1000 cm Kapazität geschlossen ist. Der Kopplungskreis besitzt eine Kapazität von 10 000 cm und eine Selbstinduktion von 6480 cm, seine Verstimmung ist n₀ deshalb ebenfalls |/ 2,5.

Die Fig. 7 zeigt zwei hierbei aufgenommene Resonanzkurven des Tertiärkreises. Einmal ohne Zuschaltung von Widerstand, ein zweites Mal unter Einschaltung von 10 Ohm. Die Verhältnisse des zweiten Versuchs kommen denjenigen einer strahlenden Antenne sehr nahe. Die Kopplung erweist sich in beiden Versuchen als die gleiche: k = 0,48. In dieser Figur sind auf der Abszissenachse die Grade des Meßkondensators aufgetragen, auf der Ordinatenachse die Galvanometerausschläge,

dabei beziehen sich die Punkte auf den Fall, wo kein Widerstand eingeschaltet ist, und die liegenden Kreuze auf den Fall, wo ein Zusatzwiderstand von io Ohm eingeschaltet ist.

Claims

Patent -Anspruch:

Schaltung zur Erzeugung schwach gedämpfter elektrischer Schwingungen durch Stoßerregung für die Zwecke der drahtlosen Telegraphic, Telephonic usw., dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwingungskreise, von denen der eine, eine Funkenstrecke enthaltende, als Primärkreis, der andere als Nutzkreis (Antennenkreis) dient, und die aufeinander direkt nicht einwirken, aufeinander abgestimmt sind, während ein dritter Kreis unter Benutzung fester induktiver oder konduktiver Kopplung zwischen die beiden ersten Kreise zwischengeschaltet und gegen diese verstimmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.