DE361361C - Anordnung zur Zeichenuebermittlung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 11. OKTOBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-JVi 361361 KLASSE 21 a GRUPPE 67

Bell Telephone Manufacturing Co. Societe Anonyme in Antwerpen.

Anordnung zur Zeichenübermittlung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1920 ab.

Für diese Anmeldung ist?gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 21. August 1915 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zeichenübermittlung mittels elektrischer Wellen, bei welcher eine Hochfrequenzschwingung im Rhythmus einer Welle geringerer Frequenz beeinflußt oder gesteuert wird.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für ' drahtlose Telephon- und Telegraphensysteme und für die Hochfrequenztelegraphie und -telephonic längs Leitungsdrähten.

Das besondere Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß auf der Sendestation verhältnismäßig schwache Hochfrequenzschwingungen mit im wesentlichen konstanter Amplitude erzeugt werden und diese in Serie mit den Signalströmen geringerer Frequenz dem Eingangsstromkreis eines Kathodenstrahlenrelais aufgedrückt werden. Hierbei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Ver-

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Stärkercharakteristik eines solchen Relais von der Attdiontype von der auf den Gitter- oder Eingangsstromkreis aufgepreßten Spannung abhängt.

Sofern die Verstärkung der Hochfrequenzschwingungen, das ist das Verhältnis der verstärkten Werte zu dem unverstärkten Werte, in Übereinstimmung mit den Spannungsänderungen von Telephonströmen niedrigerer ίο Frequenz verändert wird, wird hierbei eine Hochfrequenzwelle hervorgerufen, deren aufeinanderfolgende Amplituden eine genaue Wiedergabe der Telephonwelle darstellen, und welche dann weiterhin auf irgendeinen gewünschten Grad verstärkt werden kann, so daß eine wirksame Übertragung über eine Drahtleitung oder ein Sendesystem mit Antenne ermöglicht wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen. Hierbei zeigt:

Abb. ι die charakteristische Kurve eines Kathodenstrahlenrelais der Audiontype, Abb. 2 die Stromkurvenform im Ausgangs-Stromkreis,

Abb. 3 die Stromkurve im Sendesystem, Abb. 4 eine Apparatanordnung, durch welche das gewünschte Ergebnis erzielt wird. Die Hochfrequenzamplitüde muß eine lineare Punktion der Spannung der Niedrigfrequenzströme oder diesen direkt proportional sein. Dies ist notwendig, damit die Umhüllungskurve der beeinflußten Hochfrequenzschwingungen ein vollkommenes Bild der niedrigfrequenten Zeichenströme darstellt.

Besonders günstige Verhältnisse erhält ■ man bei einer »vollständigen« Steuerung. Unter »vollständiger« Steuerung ist eine solche zu verstehen, bei welcher der maximale negative Wert der zugeführten niedrigen ! Frequenz die Hochfrequenzschwingungen ge- ; rade auf die Amplitude Null reduziert. In \ diesem Fall ist die Übertragung außerordent- j lieh wirksam, denn die Hochfrequenzschwin- ^ gungen sind dann gerade groß genug, um das ■' Maximum an Niedrigfrequenzschwingungen zu übertragen.· Mit anderen Worten, das ! Bild der Niedrigfrequenzschwingungen, als Umhüllungskurve der Hochfrequenzschwingungen dargestellt, geht hinab bis zur Nulllinie, wobei nichts von dem Bild durch diese Nullinie abgeschnitten wird, während andererseits keinerlei Hochfrequenz zwischen dem Umriß und der Linie unbenutzt bleibt. Der Steuerungsvorgang wird verständlicher werden bei Betrachtung der in Abb. 1 dargestellten charakteristischen Kurve, welche die Beziehungen zwischen dem Ausgangsstrom und der Eingangsspannung der ver- ϋο wendeten Verstärkertype zeigt. In dieser Kurve stellt die Abszisse die Eingangsspannung und die Ordinate den Ausgangsstrom dar.

Wenn wir die Wirkung der Hinzufügung von gleichen positiven Spannungen C-D und F-G auf das Gitter an zwei verschiedenen Punkten, C und F der Kurve, betrachten, so ist klar, daß die entsprechende Zunahme des Entladungsstromes durch diese gleichen zusätzlichen Gitterspannungen bei F bedeutend größer ist als bei C. Die Verstärkung ist dann bei F größer als bei C. Angenommen nun, daß die Linie C-D oder die gleiche Linie F-G eine geringe Zunahme der Hochfrequenzspannung darstellt, während der von der Batterie am Ausgangsstromkreis erzeugte Entladungsstrom durch die auf das Gitter aufgepreßte Niedrigfrequenzspannung vom Punkt C zu Punkt F geändert wird, dann ist ersichtlich, daß die Verstärkung der Hochfrequenz hierdurch vergrößert wird.

Nimm man nun ah,¹ daß die Gitterspannung, sofern weder Hochfrequenz noch Niedrigfrequenz zugeführt wird, derart ist, daß der Entladungsstrom etwa durch AM gegeben wird, und daß, sofern Niedrigfrequenz zugeführt wird, diese gleiche positive und negative Werte hat, dann wird die Ordinate, welche den Entladungsstrom darstellt, sich um gleiche horizontale Entfernungen nach go beiden Seiten von AM verschieben, und die Verstärkung in irgendeinem Augenblick hängt von dem Punkt der Charakteristik ab, in welchem der Verstärker jeweils arbeitet, also von der Form der Niedrigfrequenzspannungskurve. Denn diese Verstärkung ist proportional der Neigung der Charakteristik in dem betreffenden Punkt.

Wenn nun auch Hochfrequenzschwingungen auf den Gitterstromkreis aufgepreßt werden, dann hängt der Hochfrequenzstrom im Ausgangsstromkreis bezüglich seiner Größe vom Betrag der Verstärkung ab, d. h. von dem Teil der Charakteristik, in welchem der Verstärker arbeitet, und infolgedessen von der Form der Niedrigfrequ'enzspannungskurve.

Die Bedingung vollständiger Steuerung, wie vorstehend definiert, wird erfüllt, sofern die Niedrigfrequenzspannung derart ist, daß der Entladungsstrom von seinem Wert bei O bis zu seinem Wert bei B₁ welcher gleich Null ist, geändert wird. Theoretisch muß die Amplitude der Niedrigfrequenz für perfekte Steuerung im Vergleich mit der dem Relais zugeführten Hochfrequenz groß sein, damit sich die verstärkende Kraft infolge der Hochfrequenzschwingungen nicht merklich ändert, vielmehr nur von der Niedrigfrequenzspannung abhängig ist. In theoretischer Hinsicht wäre der beste Wert für das Verhältnis = unendlich, was natürlicherweise praktisch nicht möglich ist. Es hat sich herausgestellt,

daß eine genügend gute Steuerung gewährleistet werden kann, wenn die Amplitude der Niedrigfrequenzeingangsspannung drei- bis zehnmal so groß ist wie die der Hochfrequenzeingangsspannung.

Damit eine bildgetreue Übertragung der Niedrigfrequenz zustande kommt, ist es erforderlich, daß die charakteristische Kurve eine Parabel ist, in welchem Falle der Entladungsstrom proportional dem Quadrat der Eingangsspannung ist, bei B gemessen. Unter diesen Bedingungen nimmt die Neigung der Kurve, welche ein Maß der verstärkenden •Kraft darstellt, vom Punkt B zum Punkt L linear zu. Unter diesen Bedingungen von vollständiger und perfekter Steuerung besitzt der Stromi in dem Ausgangsstromkreis der Steuerungsvorrichtung die in Abb. 2 dargestellt Form, sofern eine sinusförmig ver-

2ü laufende Niedrigfrequenz aufgedrückt wird. Wenn dann die Niedrigfrequenz entfernt wird, was man dadurch bewirkt, daß man die Energie durch einen Schwingungstransformator hindurchgehen läßt, welcher in wirksamer Weise nur die vom Relais abgehende Hochfrequenz überträgt, so bleibt ein Hochfrequenzstrom von der in Abb. 3 gezeigten Form zurück, wobei die punktierten Linien die Achsen der sinusförmigen Umhüllungskurven der Hochfrequenzschwingungen darstellen.

Unter Berücksichtigung des Obigen hat es sich als wünschenswert herausgestellt, Hochfrequenzübertragerwellen von einer Stärke zu erzeugen, welche gleich ist oder mindestens nicht größer als die zu übertragenden Niedrigfrequenzsignalwellen. Weisen die Zeichenwellen niedrige Intensität auf, was dort der Fall ist, wo sie von einem im Handel erhältlichen Mikrophon gespeist werden, so folgt, daß die erzeugten Hochfrequenzschwingungen niedrigere oder gleich niedrigere Intensität besitzen müssen, damit sie durch die Telephonströme in wirksamer Weise gesteuert werden.

Die Apparätanordnung, welche für den ge- ; nannten Zweck geeignet ist, ist aus Abb. 4. klar zu ersehen. Hierbei ist A ein Kathoden-Strahlenrelais, bestehend aus einem evakuiertem Gefäß 2, daß die Kathode 3, Anode 4 und eine Hilfselektrode 5 einschließt. Kathode 3 wird* durch die Batterie 6 zum Glühen erhitzt und durch Batterie 7 mit Bezug auf Elektrode 5 auf positiver Spannung gehalten. Der von der Kathode 3 nach der Anode 4 fließende Entladungsstrom kanu von einem direkten Stromerzeuger 8 geliefert werden, welcher mit einem Kondensator 9 im Nebenschluß liegt, wobei letzterer eine genügend hohe Kapazität aufweist, um einen Weg geringer Impedanz für die Niedrig- :

und Hochfrequenzströme zu gewährleisten. Der Eingangsstromkreis des Verstärkers Λ schließt die Kathode 3, Batterie 7, Potentiometer 10, Sekundärwicklung 11 des Schwingungstransformators 12 und die Elektrode 5 ein. Die Primärwicklung 13 des Transformators 12 ist mit einem Hochfrequenzgenerator 14 verbunden, welcher von irgendeiner geeigneten Type sein kann. Ein Mikrophon 15 ist mit einer Batterie 16 im Primärstromkreis eines Transformators 17 in Serie verbunden, wobei die Sekundärwicklung dieses Transformators 17 mit dem Potentiometer 10 in dem Eingangsstromkrei'S des Verstärkers verbunden ist. Der Ausgangsstromkreis des Verstärkers schließt die Anode 4, Wicklung 18 des Sdhwingungstransformators 19, den Kondensator 9 und Generator 8 in Parallelschaltung und die Kathode 3 ein.

Beim Fehlen von irgendwelchen telephonischen. Impulsen dient die vorstehend beschriebene Anordnung lediglich dazu, um in diesem Ausgangsstromkreis Hochfrequenzströme hervorzurufen, welche dieselbe Wellenform besitzen als die durch den Generator 14 hervor- ■ gerufenen, jedoch größere Amplitude aufweisen.

Wenn jedoch telephonische elektromotorische Kräfte auf den Eingangsstromkreis vermittels des Transformators 17 aufgedrückt werden, wird die Elektrode 5 mehr oder weniger negativ mit Bezug auf die Kathode 3. \ Diese Änderung in dem Potential der Elektrode 5 bewirkt, daß die verstärkende Kraft !" des Verstärkers im Rhythmus mit Verände- , ' rungen in den telephonischen elektromoto- : rischen Kräften geändert werden. Da die durch die Röhre hervorgerufene Verstärkung von den relativen Werten des inneren Wider-Standes der Röhre und der äußeren Impedanz, mit welcher sie arbeitet, abhängt, kann angenommen weiden, daß die Veränderung in dem Potential der Elektrode 5 die Impedanz des Elektronentladungsweges zwischen Kathode 3 und Anode 4 verändert, und da dieser Weg in d^ren Ausgangsstromkreis des Verstärkers eingeschlossen ist, so folgt, daß die Impedanz des Ausgangsstromkreises im Rhythmus mit Veränderungen in den tele- no phonischen elektromotorischen Kräften geändert werden. Auf diese Weise wird in der Wicklung 18 des Transformators 19 ein Hochfrequenzstrom hervorgerufen, dessen Amplitude mit der Änderung der Amplitude der aufgedrückten telephonischen elektromoto-' rischen Kraft sich ändert, d. h. die Umhüllungskurve der Hochfrequenzschwingungen ist eine genaue Wiedergabe der Telephonschwingungen.

Das Potentiometer 10 kann als eine Verbindung zweier Widteirstandselemente ange-

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sehen werden, von denen das eine in Reihe mit der Sekundärwicklung des Transformators 17 und das andere im Nebenschluß zu der Sekundärwicklung unrl dem ersten Wider-Standselement liegt.

Diese Einrichtung bietet den vom Generator 14 erzeugten Hochfrequenzschwingungen einen bequemen Weg über das parallel zum Transformator liegende zweite Wider-.Standselement dar und erlaubt gleichzeitig eine Regelung der Hoch- und Niedrigfrequenzenergien. Da es für vollständige und wirksame Steuerung wünschenswert ist, daß der Energiewert der aufgedrückten Telephonwelle größer als der der erzeugten Hochfrequenzschwingungen ist, so folgt, daß der Energiewert der beeinflußten Hochfrequenzwellen, welche im Transformator 19 erzeugt werden, für wirksame Ausstrahlung durch eine Antenne ungenügend sein kann. In einem derartigen Falle kann die Energie zu dem für Ausstrahlung erforderlichen Grad auf irgendeine bekannte Weise verstärkt werden. Auf der anderen Seite ist es wohl möglich, daß die Hochfrequenzschwingungen eine ziemlich große Anfangsenergie besitzen; in diesem Falle kann es erforderlich werden, die Telephonenergie zu verstärken, bevor die beiden auf einen gemeinsamen Verstärker aufgepreßt werden.

Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die äußere Impedanz des Ausgangsstromkreises ziemlich klein zu halten, damit die charakteristische Kurve des Verstärkers nicht wesentlich geändert wird.

Im vorliegenden Falle ist der Transformator 17 mit "einem Mikrophon 15 direkt verbunden. Es versteht sich jedoch, daß dieser Transformator mit einer Telephonleitung ; direkt verbunden sein und als ein Mittel für ; Übertragung zu einer drahtlosen Antenne ! oder einem anderen Hochfrequenzsignal- ■ system, bei welchem telephonische oder an- j dere Mitteilungen über große Fernleitungen j empfangen werden, dienen kann. · Es ist ! außerdem klar, daß die beschriebene Anord- j mtng auch für telegraphische Übertragung : geeignet gemacht werden kann, dadurch, daß einfach ein Telegraphenschlüssel an Stelle ; eines Mikrophons 15 gesetzt und ein Unter- j brecher von irgendeiner gewünschten Fre- j quenz angeordnet wird. '■

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche: !

   i. Anordnung zur Zeichenübermittlung, bei welcher Hochfrequenzschwingungen : im Rhythmus einer Schwingung niedrige- '■.

   rer Frequenz beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme niedriger Frequenz in Serie mit den von einem Hochfrequenzgenerator erzeugten Hochfrequenzschwingungen mit im wesentlichen konstanter Amplitude dem Eingangsstromkreis eines Dreielektrodenvakuumrelais aufgedrückt werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die dem. Eingangsstromkreis zugeführten Hochfrequenzschwingungen eine Energie aufweisen, die nicht größer als die Energie der zu übertragenden Niedrigfrequenzsignalströme ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung der Niedrigfrequenzsignal- ströme drei- bis zehnmal größer ist als die Eingangsspannung der Hochfrequenzschwingungen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung auch einen Ausgangsstromkreis umfaßt, welcher eine Entladungsstromquelle hierfür und eine direkte Stromquelle im Eingangsstromkreis einschließt, wobei die direkte Stromquelle auf einen solchen Wert eingestellt ist, daß der Entladungsstrom im wesentlichen auf den Wert Null für gewisse Amplituden von Signalströmen heruntergeht.
5. 5. Anordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, um die Hoch- und Niedrigfrequenz auf das Vakuumrelais aufzudrücken, aus einem Hochfrequenztransformator besteht, dessen Primärwicklung mit dem Generator für Hochfrequ'enzschwingungen verbunden ist, und einem Niedrigfrequenztransformator, dessen Primärwicklung mit dem Niedrigfrequenzstrom verbunden ist, wobei die Sekundärwicklung der beiden Transformatoren mit dem Eingangsstromkreis in Serie verbunden sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstan'dselement in Serie mit den Sekundärwicklungen und dem Eingangsstromkreis und ein zweites Widerstandselement im Nebenschluß mit dem erstgenannten Element und einer der Sekundärwicklungen verbunden ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine dieser Widerstandselemente den Teil eines Potentiometers bildet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.