DE287143C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung der Energie von elektrischen Schwingungsströmen, im besonderen auf elektrisches Zeichengeben, wie z.B. drahtlose Telegraphic, kann aber auch für andere Zwecke benutzt werden. Der Hauptzweck des Gegenstandes der Erfindung ist, Interferenzwirkungen und statische Störungen zu vermeiden, den physikalischen Endeffekt der Energie der empfangenen Zeichen zu verstärken und ihn der unmittelbaren Beeinflussung seitens des den Empfängsapparat Bedienenden zu unterwerfen. Mit anderen Worten ist der Gegenstand der Erfindung in erster Linie dazu bestimmt, die Reichweite, die Klarheit und die Schärfe des Zeichengebens zu verbessern.

Das Wesen des bekannten Heterodyne-Empfängers nach Fessenden liegt in der Herstellung eines Zeichens an der Empfangsstation durch Kombinatation der Wirkungen der empfangenen Energie des Zeichens mit der Wirkung einer anderen Energie, die aus einer von der ersten verschiedenen Quelle herrührt und gewöhnlich lokal an der Empfangsstation erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung verkörpert allgemein denselben Gedanken, umfaßt aber ein Verfahren und eine Vorrichtung, um einen Empfänger empfindlicher und unter dem Einfluß des den Apparat Bedienenden schärfer abstimmbar zu machen, als dies bisher bekannt war. Der Gegenstand der Erfindung betrifft, ganz allgemein gesprochen, die Schaffung einer regelbaren künstlichen Wellenform an der Empfangsstation durch die Kombination der Wirkungen der empfangenen elektrischen Zeichenwelle und einer anderen Welle, die aus einer anderen Quelle herstammt, derart, daß die Kombination zustande gebracht wird, bevor die Energie den Empfänger erreicht, ^ wobei dann ein Wellenanzeiger und ein Indikator von diesem neu geschaffenen elektrischen Wellenzuge in Tätigkeit gesetzt werden.

In der beiliegenden Zeichnung stellt

Fig. i, schematisch eine Empfangsstation für drahtlose Telegraphic mit der üblichen Anordnung des Empfängers und mit den nötigen Hilfsanlagen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung dar.

Die Fig. 2 und 3 zeigen abgeänderte Anordnungen der Empfangsstromkreise, auf die weiter unten eingegangen werden wird.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer der möglichen Theorien der,-vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Kombination verschiedener, aus Schwingungs-

kreisen herrührender Wellen zu einer Komponente, die im Empfänger benutzt werden soll.

In Fig. 4 sind die Elemente in vereinfachter Form als drei Stromkreise I, II, III angegeben. Die von der Sendestation her eintreffende Zeichenwelle s ist hier dargestellt, wie sie in Gruppen aus einer Hochfrequenzfunkenquelle herkommt; sie verursacht nafürlicKTii dem Antennenstromkreis I einen Schwingungsstrom, der durch diese Wellenform dargestellt ist. Der Stromkreis II erzeugt kon-Jtmuierlic.h^eine Hilfs- oder Zusatzwelle 5,""d"ie ""auch auf den Äntennenschwihgüngskrei's oder einen etwaigen anderen Schwingungskreis, der vor dem Wellenanzeiger selbst liegt, einwirkt. Als Ergebnis der beiden Wellenformen s und b wird in dem Antennenstromkreis I eine zusammengesetzte Wellenform gebildet, die in der Fig. 4 als c bezeichnet ist. Da diese zusammengesetzte Welle auf den Empfängerstromkreis III wirkt/ so wird sie durch einen darin enthaltenen Wellenanzeiger gleichgerichtet und es entsteht durch diese "Gleichricht-"wirkung des Detektors ein Wellenstrom r, der seinerseits die Telephonmembran bewegt. Das bedeutet also, daß die kombinierte Zeichen- und Zusatzwelle Schwebungen verursacht, und daß diese Schwebungen auf das Telephon wirken, nachdem der Strom gleichgerichtet ist. Diese Arbeitsweise bewirkt, daß das Zeichen erheblich verstärkt wird und einen scharfen, bestimmten Charakter erhält, welcher der Einrichtung der Empfangsstation eigentümlich ist und immer unter Kontrolle steht; weiter werden alle dazwischenkommenden Zeichen abgeschwächt und die Wirkungen der statischen Störungen werden in großem Umfange unterdrückt. JEs_ist_natürlich unwissentlich, ob .die... 4°|Art des Wellenanzeigers derart ist, daß er den Jj Strom tatsächlich "gleichrichtet oder ob er einen [Gleichstrom abändert oder sonst in entsprechender Weise wirkt.

Bei der einfachen Vorrichtung, die in Fig. 1 in, einer beispielsweisen Ausführung schematisch dargestellt ist, enthält die Antenne A-F eine Abstimminduktanz B, die Primärspule C eines Transformators, die sowohl hinsichtlich ihrer Windungszahl als auch in ihrer Kopglungeinstellbar ist, und eine Sekundärspule E eines ffi3efen~Transformators, der ebenso vorzugsweise in seiner Windungszahl und in der Kopp-Illung einstellbar ist. Die Sekundärspule D des Transformators C ist im Stromkreis mit einem Wellenanzeiger oder Umformer R geschaltet, der__irgendeinem modernen .„,Typ angehören

^kann. ,.und der„ nacK der Verstärkungsmetiiode

..arbeitet, und entsprechend anspricht, einem Kondensator S und einem Indikator wie dem Telephon T. Der Stromkreis ist auch vorzugsweise mit einem einstellbaren Kondensator Q versehen, der durch einen Schalter P eingeschaltet werden kann. Eine Batterie und ein Spannungsteiler U wird benutzt, um den Wellenanzeiger wirksamer zu machen. ,

Im Stromkreis der Primärspule G des ande- . ren Transformators E, G liegt ein einstellbarer Kondensator H, ein Strommesser / und eine Lichtbogenstrecke /, die von einem Gleich-Stromerzeuger O über Induktanzen L, L und einem regelbaren Widerstand M gespeist wird; die Induktanzen L, L dienen dazu, den Lichtbogen gleichmäßig zu machen, und der Widerstand M, um die Spannung im Lichtbogen zu regeln; parallel zum Kommutator der Dynamomaschine O liegt zweckmäßig ein Kondensator N, um eine Veränderung der Spannung beim Lichtbogen zu unterdrücken. Endlich ist noch ein Spannungsmesser V eingeschaltet.

Bei der Benutzung der Vorrichtung wird der Generatorstromkreis der Primärspule G zuerst offen gelassen, und der Antennenstromkreis A-F sowie der darauf ansprechende Empfängerstromkreis, der mit der Sekundärspule D verbunden ist, werden auf die Frequenz der Wellen des Zeichens eingestellt. Der Generatorstromkreis der Primärspule G wird dann geschlossen und auf eine Frequenz eingestellt, die_iVOTzugjw^is^jdri^enjgjübe.r^Qder unter derjenigenfder empfangenen Wellen liegt. Ein Ström aus diesem Stromkreis arbeitet daher mit dem Strom zusammen, der durch die ankommende Welle erzeugt wird, und liefert eine vermehrte Wirkung im Telephon T. .

In Fig. 2 ist der Antennenstromkreis derselbe. Der. Zusatz- oder Stromerzeugerstromkreis ist derselbe, mit Ausnahme der Anwendung' einer Batterie O' an Stelle der Dynamomaschine O und unter Fortlassung des Kondensators N in Fig. 1, während der Empfängerstromkreis D, Q, R, S, T derselbe ist, mit Ausnahme der Benutzung eines gewöhnlichen festen Gleichrichters R an Stelle der clektrolytischen Zelle, die in Fig. 1 dargestellt ist, unter Fortlassung der lokalen Batterie U, auch mit Ausnahme des Umstandes, daß der Empfangskreis mit der Antenne induktiv durch einen Zwischenschwingungskreis D', X, Y gekoppelt ist. Diese Einrichtungen gestatten einen größeren Grad der elektrischen Auswählung zwischen empfangenen Wellen verschiedener Frequenz und tragen daher dazu bei, Interferenz auszuschalten.

In Fig. 3 verkörpert der dargestellte Empfänger den bekannten Fessendenschen Interferenzverhinderer, wobei die Antenne zwei Zweige hat, C₁ Z, C" und C", Z', C^IV, welche auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, deren eine die Frequenz der empfangenen Wellen ist, so daß unerwünschte Wellen in gleichem und in entgegengesetztem Sinne die

Sekundärspulen D", Ό'" des Wellenanzeigerstromkreises beeinflussen, während in bezug auf die Welle, auf welche der Zweig C, Z, C" beispielsweise abgestimmt ist, die Energie durch die Sekundärspule D" frei auf den Wellenanzeiger R und den Indikator T übertragen wird.

Vorzugsweise sollen die Resonanzstromkreise der Empfangsanordnung wie üblich niedrigen ίο Widerstand besitzen, und die verschiedenen Einzelteile werden so zusammengesetzt und angeordnet, daß eine leichte Einstellung der Resonanzperiode erhalten werden kann.

Die Vorrichtung, welche den Stromkreis für die Erzeugung der Zusatzwelle bildet, wird zweckmäßig als Einheit getrennt von dem gewöhnlichen Empfangsapparat zusammengebaut und so angeordnet, daß kejne Streuinduktionswirkung auf - den Empfänger ausgeübt wird. 2Qt| Die einzige Verbindung wird zweckmäßig mit-, -'I tels der Induktionskopplung G, E hergestellt,

„-!'welche leicht veränderlich ,eingerichtet..wird,

|; da der We'f1r^:^sⁱ^~3^TSenne'"'vön""diesem Ι Zusatzstromkreis geschickten Stromes in großem Maße die Wirksamkeit des Apparates beeinflußt. In gewissen praktischen Fällen hat es /isich herausgestellt, daß der induzierte Zusatz-Ostrom weniger als 500 Mikroampere betragen //{sollte, obwohl dies stark unter den verschie-39/!denen.Bedingungen veränderlich ist.
IJ' In gewissen Fällen ist es von Vorteil, an Stelle der in Fig. 2 dargestellten unmittelbaren induktiven Erregung der Antenne durch den Zusatzstromkreis auch hier einen Zwischenkopplungsstromkreis, ähnlich dem Zwischenkreis D', X, Y in Fig. 2, an Stelle der direkten Einführung anzuwenden. Es ist ersichtlich, daß λ die Erzeugungsvorrichtung für" den Zusatzstrom beliebiger Art sein kann, entweder ein Wechselslrqmerzeuger. oder ein Lichtbogen-I generator oder ein. tJnterbrecherstrorrikreis ' ö. dgE* in. Beliebige MiiHeT^saäzuf^>TTefsTeIlung'*' schwach gedämpfter Wechselströme, die in ihrer Frequenz den empfangenen vergleichbar sind, können angewendet werden. Es ist erwünscht, die Zusatzwelle kontinuierlich zu gestalten, oder aber, wenn sie in Schwingungsp gruppen hergestellt werden muß, sollte die -- JFGrjjppjgnfreguenz hoch sein. Es ist auch zu 5°^^:bemerken, Saß der"Zusätzstrom nicht an der ·'. ' Empfangsstation erzeugt werden muß. Man * könnte z. B. ohne weiteres eine Station so einrichten, daß sie den Zusatzstrom für mehrere andere Stationen erzeugt.

Es hat sich herausgestellt, daß bei dem vorbeschriebenen Apparat und bei einer beliebigen normalen Empfangsvorrichtung, die einen nach dem Summierungs- oder Verstärkungsprinzip arbeitenden Detektor oder Stromkonventer besitzt, unter Hinzufügung eines Erzeugers für den Zusatzstrom diese Kombination die besondere Eigenschaft besitzt, die empfangenen Signale zu verstärken, während 'sie gleichzeitig die Wirkung interferierender Zeichen sowohl als auch atmosphärischer Störungen unterdrückt. Augenscheinlich entstehen verschiedene Schwebungen, wenn die Schwingungen des Zusatzstromkreises von einer Frequenz sind, die ein Mehrfaches oder ,.ein, Bruchteil der Frequenz der empfangenen Wellen ist, ebenso, wenn die Frequenz ein wenig verschieden ist. " ""' ""'" ' " i.

Die Erfindung ist nicht beschränt auf irgendeine Theorie ihrer Durchführung. Sie mag indessen durch die schematischen Darstellungen in Fig. 5 veranschaulicht werden. Angenommen, daß die Welle N₁ von einer Sendestation ausgeht, die mit einem Wechselstrom arbeitet, der für drahtlose Telegraphic geeignet ist, und daß der Empfangs-Antennenstromkreis annähernd oder genau in Resonanz mit der Sendefrequenz ist, so wird er natürlich/ durch einen Schwingungsstrom durchflossen, der durch die Wellenform N₁ dargestellt ist. Wenn nun weiter angenommen wird, daß aus einer anderen Quelle, als welche der lokale Zusatzstromkreis G, J, O in Fig. 1 dienen mag, auf die Antenne ein Schwingungsstrom ein-'.wirken gelassen wird, wie er in 2V₂ dargestellt ist, der ein wenig verschieden von der Frequenz der Welle AT₁ ist, -wobei die Amplitude Ii der Welle N₂ durch Veränderung der gegenseitigen Induktion zwischen den SpulenC? .und is eingestellt wird, so wird sich ergeben, daß die beiden Schwingungsströme der Frequenzen N₁, N₂ aufeinander einwirken und in der Antenne einen resultierenden Strom von der Frequenz N₃ ergeben, welcher das arithmetische Mittel zwischen den Frequenzen N₁ und JV₂ ist und eine veränderliche Amplitude besitzt. Die Interferenz dieser beiden Ströme liefert mit anderen Worten eine abwechselnde Verstärkung und Abschwächung jeder Welle durch die andere in einer Weise, die der Entstehung von akustischen Schwebungen analog ist, und die Maximalamplituden des resultierenden Stromes folgen aufeinander in Gruppen mit einer Sekundengeschwindigkeit, welche im allgemeinen die Differenz der Frequenzen 2V₁ und 2V₂ ist. Ein entsprechender Strom, der im Empfängerstromkreis durch den Strom in der Antenne induziert wird, wird durch den Detektor R in einer Reihe von gleichgerichteten Stromstößen durch die Telephonspule übergeführt, wobei diese Stromstöße denselben Wechsel in der Amplitude wie der zusammengesetzte Wechselstrom in der Antenne zeigen. Derartige Stromstöße können durch die kräftige Linie 2V₄ dargestellt werden, und es ist klar, daß diese Linien auch die Ton welle darstellt, die von dem Telephon wiedergegeben wird. Es ist klar/ daß, gleichgültig, welche Fre-

V quenz in der Welle N₁ vorhanden ist, die remitierende Welle j eden gewünschten Wert f> erhalten kann, indem man den Wert des Zu- ! i satzstromes 2V₂ abändert. Ein hörbares Signal ■$ \ wird so durch kontinuierliche Wellenaussendung aus der Sendestation erhalten, wobei die hörbaren Schwebungen unter vollständiger Kontrolle des die Empfangsstation Bedienenden stehen, so daß er es leicht so einrichten

ίο kann, daß die Stöße von jeder dazwischenkommenden Welle unterschieden werden.

Es ist aus der Akustik bekannt, daß die Amplitude der Schwebungeh erheblich größer sein kann als die Amplitude der Komponentenwellen. Es ist in der Praxis gefunden worden, daß die zusammengesetzte Welle deutlich gehört werden kann, auch wenn die Zeichenwelle für sich allein keinen irgendwie hörbaren Effekt liefert, und Verstärkungen sind häufig erhalten worden von etwa der zehnfachen Stromstärke und infolgedessen von etwa der hundertfachen Energie. Es ist ersichtlich, daß natürlich dieselbe Erscheinung auftritt, wenn das empfangene Zeichen aus.einer Gruppe von., Wellen ah Stelle einer kontinuierlichen Welle Gesteht, obwohl die Kontrolle des entstehenden Tones in diesem Falle, nicht so vollständig ist. Eine gewisse Beständigkeit der empfangenen Wellenübermittlung ist nötig, um die besten Ergebnisse zu erhalten.

Außer der Verstärkung der Zeichenwirkung und der Kontrolle über die Art der Zeichenwirkung, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, hat es sich herausgestellt, daß die Benutzung der lokalen Erregung der Antenne oder eines anderen Stromkreises, der vor dem Detektor angeordnet ist, eine Verminderung der Wirkung von Wellen erzeugt, welche Frequenzen besitzen, die außerhalb des Bereichs derjenigen Wellen liegen, die zuhörbaren Schwebungen beitragen. Die statischen Störungen werden in allen Fällen verringert und in manchen Fällen vollständig ausgeschaltet, wahrscheinlich wegen des schnellen Stromabfalls, der durch diese Stöße erhalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Empfindlichkeit und die auswählende Tätigkeit des Empfängers zu vermehren, ohne dessen Emppfmdlichkeit gegenüber statischen Störungen zu erhöhen.

Es ist sehr wahrscheinlich, daß viele Schwingungsströme, die durch elektromagnetische Wellen oder anderweit erzeugt werden, Wellen darstellen, die nicht einfache Sinuswellen sind, und die Schwebungen können natürlich sowohl durch ursprüngliche wie nachträgliche Abänderungen der Amplitude erzeugt werden. Die vorliegende Erfindung beruht nicht auf irgendeiner Theorie oder Auseinandersetzung der beschriebenen Erscheinung, sondern auf der praktischen Anwendung dieser Erscheinung.

Claims (9)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Verwendung der Energie von Schwingungsströmen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Energie zuerst in bekannter Weise mit der Energie eines getrennt davon erhaltenen Hilfsstromes kombiniert wird, und daß dann der zusammen-' gesetzte Strom einen nach dem Summierungsprinzip arbeitenden (integrierenden) Detektor durchfließt, wodurch eine Anzeigevorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 zum drahtlosen Zeichengeben, bei welcher ein Empfangsstromkreis durch die empfangene Wellenenergie und ferner durch einen Hilfswechselstrom von einer zur Erzeugung von Schwebungen mit der empfangenden Energie geeigneten Frequenz erregt wird, worauf der zusammengesetzte Strom gleichgerichtet und dann zur Betätigung · eines akustischen Empfängers

o. dgl. benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Stärke der beiden Stromkomponenten des zusammengesetzten Stromes durch den Bedienenden am Empfangsapparat einstellbar ist, um die Wirkung atmosphärischer oder anderer Störungen zu unterdrücken. . .

4. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine Sekundärspule enthaltende Empfängsantenne von dem Hilfsstromkreis aus in Reihe mit einer Primärspule, die von dem zusammengesetzten Strom durchflossen ist, betätigt wird, und daß die Sekundärwindungen der Primärspule mit dem Stromkreise des Detektors verbunden werden.

5. Schaltung eines Stromkreises nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsstromkreis, der auf die Frequenz des Zeichenempfängerstromkreises abgestimmt äst, zwischen den primären. Spulen, die . von dem zusammengesetzten Strome durchflossen werden, und den Detektorstromkreis geschaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher ein Hilfsstromkreis in einem Antennenstromkreis, der zwei auf verschiedene Frequenz abgestimmte Zweige enthält, Ströme induziert, wobei ein Zweig die Frequenz der empfangenden Wellen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzten Ströme in jedem Zweige auf einen mit einer Anzeigevorrichtung verbundenen Detektorstromkreis wirken.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswechselstrom-

kreis in einer Spule Strom induziert, die in einen Zwischenstromkreis zwischen Antenne und Detektor geschaltet ist.

8. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι und 2, bei welcher eine Anzahl verschiedener Empfangsstationen eine gemeinsame Hilfsstromquelle haben. ■■ _¥ ■

9. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei welchem der durch die Hilfsstromquelle erzeugte Strom ein kontinuierlicher Hoch frequenzstrom ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.