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Luftleiteranordnung zur Ausstrahlung und Aufnahme elgktrischer Wellen
in bzw. aus einer einzigen Richtung. Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Luftleitern
zum drahtlosen Zeichengeben, bei welcher die Strahlung nur in einer Richtung einen
Höchstwert hat, derart, daß sie beiderseits dieses Höchstwertes bis zu go' nach
Null hin abnimmt und auf die übrigen i8o0 fast ganz Null ist, Bekanntlich strahlt
ein Rahmen, -beispielsweise ein rechteckiges Drahtgebilde, der in senkrechter Ebene
aufgehängt ist, und in dem Wechselströme von hoher Wechselzahl induziert werden,
elektrische Wellen am besten in seiner Ebene nach beiden Richtungen aus, während
er in den beiden zu seiner Ebene senkrechten Richtungen überhaupt nicht ausstrahlt.
Die Polarkurve der Strahlung ist in der Tat die wohlbekannte 8-förmige Schleife
aus zwei gleichen, nahezu kreisrunden Stücken. Die Wellen an je zwei Punkten,
die beiderseits in gleichem Abstand vom Rechteck in seiner Ebene liegen, sind jederzeit
einander gleich, aber von entgegengesetzter Phase.
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Angenommen, es seien zwei rechteckige Rahmen in derselben senkrechten
Ebene entweder so aufgestellt, daß sie eine gemeinsame senkrechte Kante haben (in
diesem Falle können sie als parallel geschaltet angepehen werden), oder so, daß
eine senkrechte Kante des einen Rechtecks -an einer senkrechten Kante des anderen
anliegt, so daß beide Stromkreise in Serie geschaltet sind. Der eine liegt demnach
entgegengesetzt zum anderen. Werden in beiden Stromkreisen Wechselströme von hoher
Wechselzahl so induziert, daß sie in entgegengesetztem Sinne strömen, so strahlen
diese Rahmen ebenfalls am besten in den beiden Richtungen ihrer Ebene, rechtwinklig
dazu aber überhaupt nicht aus. Die Polarkurve ist wieder eine 8 aus zwei
ähnlichen, nahezu kreisförinigen Teilen. In diesem Falle sind aber zwei in gleichem
Abstand beiderseits der Rechtecke in ihrer Ebene liegende Punkte zu jeder Zeit gleich
und stimmen in der Phase überein.
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Nach der Erfindung wird nun ein solcher Doppelrahmenstromkreis in
derselben oder annähernd derselben Ebene mit einem einfachen zu dem Doppelstromkreis
symmetrisch stehenden Stromkreis vereinigt. Die beiden Stromkreise üben, wenn sie
die richtigen Verhältnissehaben, keine gegenseitige Induktanz oder Kupplungswirkung
aufeinander aus, d. h. der in einem Stromkreis fließende Wechselstrom hat
auf den in dem anderen fließenden keinen Einfluß, so daß jeder Rahmen seine eigene
Strahlung unabhängig vom anderen hervorbringt.
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Auf der Zeichnung sind in Fig. i: zwei gleiche Rahmen in Parallel-
und in Fig. 2 zwei solche in Serienschaltung. dargestellt.
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In Fig.i sind ABCD und AbcD zwei gleiche rechteckige Luftleiter
mit der gemeinsainen
Seite A D. In diese Seite ist
ein Ab-
stimmungskondensator K und ein Schwingungs-.erreger X eingeschaltet.
E F G H ist ein einfacher rechteckiger Luftleiter mit
Kondensator L und Schwingungserreger Y. Dieser Leiter liegt ungefähr in derselben
Ebene wie der Doppelleiter und symmetrisch zu ihm, so daß zwischen den beiden Systemen
keine Kupplung stattfindet.
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Die beiden Schwingungserreger l' und X erzeugen Schwingungen
von derselben Frequenz und sind so angeordnet, daß die Phase eines Satzes von Schwingungen
in bezug auf die andere einstellbar ist. Die Schwingungen können aber auch durch
einen einzigen Schwingungserreger erzeugt werden, der mit irgendeinem bekannten
Phasenverschieber verbunden ist.
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In Fig. -- sind zwei gleiche Rahmen A B
C D
und a b c d in Serie verbunden. M'enn
die relative Phase der Ströme in den beiden Kreisen richtig ist, so sind in einer
Richtung in der Ebene der Anlage die Magnetfelder von den unabhängigen Stromkreisen
in Phase und erzeugen . eine Welle, deren Energie proportional dem Quadrat
ihrer Summ e ist. Inder anderen Richtung sind die Magnetfelder von entgegengesetzter
Phase und erzeugen eine Welle, die dem Quadrat ihres Unterschieds proportional ist.
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Daher werden die Ströme - in den beiden unabhängigen Stromkreisen
so eingestellt, daß sie Wellen von gleicher Stärke erzeugen. - Die Magnetfelder
in einer Richtung in ihrer Ebene erzeugen also eine Welle, deren Energie gleich
dem Vierfachen der Wellenenergie jedes Kreises für sich ist. In entgegengesetzter
Richtung gleichen sich die Magnetfelder aus, und es wird keine Welle erzeugt. Damit
die Felder sich auf einer Seite genau ausgleichen, müssen die beiden Schwingungssätze
einen Phasenunterschied von go' haben. In den beiden Richtungen senkrecht zür Ebene
der Stromkreise werden keine Wellen erzeugt.
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Das Ergebnis ist, daß, praktisch genommen, die ganze Energie nur auf
der einen Seite der durch das System gelegten Symmetrieebene ausgestrahlt wird.
Auf dieser Seite addieren sich die Kurven der beiden Rahmen, auf der anderen gleichen
sie sich, praktisch genommen, aus. In der Praxis muß man Kondensatoren in die Stromkreise,
die nicht notwendig Rechtecke sein müssen, einschalten, um die Stromkreise auf die
benutzte Frequenz abzustimmen. Um die beste Wirkung in einer Richtung zu ergeben,
müssen die Kreise vollständig gegen Erde isoliert sein; man erzielt aber auch gute
Ergebnisse, wenn »Erde« als Teil eines oder beider Stromkreise benutzt wird.
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Eine derartige Anlage kann auch als Empfänger dienen. Da die in den
zwei getrennten Kreisen von eintreffenden Wellen induzierten resultierenden- elektromotorischen
Kräfte in der Regel verschiedene Phasen haben, so sind die in ihnen erzeugten Ströme
ebenfalls #,on ungleicher Phase, wenn die Kreise genau abgestimmt sind. Man muß
also die Phase des einen Exeises beispielsweise beschleunigen', die (#es anderen
verzögern, bis die Kreise in Phase oder in genan entgegengesetzter Phase sind, ehe
ihre Wirkung auf den Empfänger addiert oder subtrahiert werden kann. Dies erreicht
man, indem man die Kreise in entgegengesetzttem Sinne etwas außer Abstimmung bringt,
oder durch irgendeinen Phasenverschieber.
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Wellen, die aus irgendeiner Richtung auf der einen Seite der durch
die Mitte der Anlage in rechtem Winkel gelegten Symmetrieebene eintreffen, addieren
dann ihre W irkung auf den Empfänger. Wellen, die aus irgendeiner Richtung auf der
anderen Seite dieser Ebene eintreffen, suchen sich in ihrer Wirkung auf den Empfänger
gegenseitig aufzuheben und können durch Einstellung der relativen Kupplung dazu
veranlaßt werden. -
Die in den Stromkreisen durch Wellen aus irgendeiner Richtung
erzeugten Schwingungen können veranlaßt werden, ihre Wirkung auf den Empfänger zu
addieren oder aufzuheben, indem man einfach diese Kupplung umstellt.