DE383450C - Anordnung zum gerichteten Empfang - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 13. OKTOBER 1923

REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- Jig 383450 KLASSE 21 a GRUPPE 69

(M 70804 VIII/21ay

Marconi's Wireless Telegraph Company, Ltd. in London.

Anordnung zum gerichteten Empfang. Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. September 1920 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Großbritannien vom 24. September 1919 beansprucht.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gerichtete Empfangsanordnung für drahtlose Telegraphie, wie sie Gegenstand der englischen Patente 24098/1914 und 5783/1915 sowie der deutschen Patente 332380 und 322160 ist.

In dem Patent 24098/1914 bzw. 332380 ist eine Rahmenempfangsanlage beschrieben, welche aus drei in einer Ebene liegenden Rahmen besteht. Zwei dieser Rahmen stoßen mit benachbarten Seiten unmittelbar aneinander

und sind elektrisch in Serie oder parallel geschaltet. Der dritte Rahmen ist zu den beiden erstgenannten derart angeordnet, daß seine Mittellinie an der gemeinsamen Kante der beiden anderen Rahmen liegt, wodurch erreicht wird, daß keine gegenseitige Kopplung zwischen dem Doppel- und dem einfachen Rahmen eintritt. Treffen auf eine derartige Anlage elektromagnetische Wellen, so haben die induto zierten resultierenden elektromotorischen Kräfte in der Regel verschiedene Phasen, dementsprechend auch die in dem Rahmen erzeugten Ströme, auch wenn die Kreise genau abgestimmt sind. Man muß also die Phase des einen Kreises beispielsweise beschleunigen, die des anderen verzögern, bis die Kreise in Phase ο ler in genau entgegengesetzter Phase sind, ehe ihre Wirkung auf den Empfänger addiert oder subtrahiert werden kann. Dies wird durch Verstimmung der Kreise in entgegengesetztem Sinne erreicht oder durch Anwendung eines Phasenversihiebers. Wellen, die aus irgendeiner Richtung auf der einen Seite der durch die Mitte der Anlage in rechtem Winkel gelegten Symmetrieebene eintreffen, addieren dann ihre Wirkung 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 Kopplung dazu veranlaßt werden. Es ist also eine Luftleiteranordnung gegeben, welche elektrische Wellen in einer besonderen Richtung, d. h. einseitig, empfängt.
In dem britischen Patent 5783/1915 bzw. dem leutschen Patent 322160 ist eine Anordnung behandelt, welche aus zwei gleichartigen ! Luftleiteranordnungen, in dem bestimmten j Falle Kreuzrahmenanlagen nach Bellini- \ T ο s i , besteht, die unter Vermittlung abge- ^: stimmter Kreise durch ihre Goniometerspulen auf einen beiden Anlagen gemeinsamen Emp- j fangskreis arbeiten. Bei der Erregung der Luftleiter durch eine W^Telle wird in ihnen je eine E. M. K. induziert, wobei eine Phasendifferenz in Erscheinung tritt, deren Wert gegeben ist durch den Abstand der Luftleiter voneinander und die Richtung der erregenden Welle. Ist die Richtung der Welle die senkrechte auf der Verbindungslinie der Luftleiteranor lnung und sind beide gleich abgestimmt, so I erfolgt eine phasengleiche Erregung, deren ■■ Wirkung im gemeinsamen Empfänger auf Null gebracht werden kann. Liegt die Wellenrich- i tung in ler Verbindung der beiden Luftleiter- \ anordnungen, so werden dieselben mit einer Phasendifferenz erregt, die von ihrem Abstand abhängt. Beträgt derselbe eine Viertelwellenlänge, so ist die Phasendifferenz beispielsweise j — 90⁰. Durch Einstellung der Goniometer- j spulen sowie sinngemäße Verstimmung der | Übertragerkreise zum gemeinsamen Empfänger kann mit dieser Anordnung erreicht werden, laß die Gesamtcharakteristik eine mehr oder weniger kardioidenförmige wird, deren Hauptachse in ihrer Richtung variabel ist. Die vorliegende Erfindung geht von dem durch die vorstehend erwähnten Patente Bekanntgewotdenen aus und gibt eine neue Anordnung an, durch welche es möglich ist, in sehr erhöhtem Maße gerichteten Empfang herzustellen. Erfindungsgemäß wird die Kombination von zwei Systemen angewendet, wobei jedes System aus zwei Rahmenantennen besteht, lie in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der einen Bruchteil der zu empfangenden Wellenlänge beträgt. In Abb. 1 ist die Anordnung schematisch dargestellt. Die vier Rahmenantennen A, B, C, D liegen in derselben Vertikalebene, und diese ist der gewünschten Empfangsrichtung möglichst angenähert. Die Rahmen A und B sind durch zwei abgestimmte Kreise E und F kombiniert, ι Diese Kreise werden zweckmäßig aus horizontalen Drähten gebildet und so auf geeignete ^; Weise abgeschirmt, daß alle Einflüsse, Jie ^j außer der Kopplung mit den Rahmenantennen ^: und dem abgestimmten Kreise O noch wirken könnten, ausgeschaltet werden. Die Rahmen- ! antennen C und P sind in gleicher Weise wie _go ι Λ und B über die abgestimmten Kreise G j und // mit dem Kreise P gekoppelt. Die I Kreise O und P, deren Spulen M und λ" aus I den Feldern der Spulen I und / einerseits, j K und L anderseits, Energie aufnehmen, kopj pein durch ihre Spulen Q und R auf diese Weise die eingangs erwähnten Luftieitersysteme untereinander. Außerdem wirken sie gemeinsam auf die Spule 5" des eigentlichen Empfängers.

Der Abstand zwischen den Rahmenantennen A, B, C und D, welcher ja die Phasenlifferenzen der in ihnen erregten Schwingungen bestimmt und damit die wirksame Energie im Endkreise, kann klein sein. Gute Resultate sind erzielt worden bis herab zu ¹L₁ der Wellenlänge. Die Grenze ist gegeben durch die praktisch erreichbare Verstärkung der wirksamen Endenergie.

Es soll beispielsweise der Abstand zwischen A, B, C und D zu V₂₄ der Wellenlänge angenommen werden.

Angenommen, daß A, B, C und D auf die zu empfangende Wellenlänge abgestimmt oder alle gleich verstimmt sind, so werden Wellen, die aus der Richtung A-D oder D-A kommen, in A und B Schwingungen hervorrufen, die 15⁰ aus der Phase sind. Diese Schwingungen rufen in den Kreisen E und F Schwingungen hervor, die auch 15⁰ aus der Phase sind. Der Kreis 0 wird also beeinflußt durch zwei Schwingungen von einer Phasendifferenz von

15°, welche Differenz durdi Umkehrung der Verbindungen eines der Kreise B und F in 165 ° verändert werden kann. Wenn der Kreis B so verstimmt ist, daß die Phase der induzierten Schwingungen 7^Χ/₂ ^Ο vorauseilt und der Kreis F so, daß die Phase der induzierten Schwingungen 7¹J₂" nacheilt, dann rufen Wellen aus der Richtung D-A in E und F Schwingungen von genau entgegengesetzter P'hase hervor und ergeben im Kreise O, wenn die Kopplungen genau eingestellt sind, keinen Strom; dagegen rufen Wellen aus der Richtung A-B in E und F Schwingungen hervor, die 30⁰ aus der Phase sind und daher Schwingungen im Kreise O hervorrufen.

Ähnliche Einstellungen sind in den Kreisen G und H gemacht, so daß Wellen aus der Richtung D-C keinen Strom im Kreise P hervorrufen.

Die durch jedes der Systeme A-B und C-D gegebene'Poiarkurve ist in Abb. 2 dargestellt. Diese Kurve zeigt zwei Schleifen nach rückwärts von der Station, die bei 120⁰ von der Richtung A-D ein Maximum haben. Da der Abstand der Mittelpunkte des Systems A-B und des Systems C-D = ¹I₁₂ der Wellenlänge ist, so rufen Wellen, die aus der Richtung 120⁰ gegen A-D kommen, in den Kreisen C und P Schwingungen hervor, die 15⁰ aus der Phase sind und die durch Umkehren der Verbindungen eines dieser Kreise um 165⁰ aus der Phase gebracht werden können. Wenn daher der Kreis O so verstimmt ist, daß die Phase der induzierten Schwingungen 7¹^⁰ vorauseilt und der Kreis P so verstimmt, daß die Phase der in ihm induzierten Schwingungen 7¹/,,⁰ nacheilt, so rufen also Schwingungen aus der Richtung 120° in bezug auf A-B in den Kreisen 0 und P Schwingungen von genau entgegengesetzter Phase hervor und ergeben, wenn die Kopplungen genau eingestellt sind, auf die Spule 5¹ und den Verstärker keine Wirkung.

Die kombinierten Systeme empfangen daher am besten aus der Richtung A-D und haben keinen Empfang aus den Richtungen 90 °, 120° und i8o° von A-D.

Die Polarkurve für die kombinierten Systeme in der horizontalen Ebene ist in Abb. 3 dargestellt. Sie zeigt, daß durch die Kombination der beiden Systeme ein großer Vorteil erzielt wird. Die maximale Empfangsenergie des Systems in jeder Richtung auf der Rückseite der Station ist nur 1,65 Prozent von der Empfangsenergie in der Richtung A-D.

Durch Verwendung von Bellini-Tosi-

Systemen an Stelle der einzelnen Rahmen ist die Möglichkeit gegeben, die Charakteristik jedes einzelnen Luftleiterelementes weitgehender als bei Verwendung einzelner Rahmen zu variieren, und auf diese Weise kann man bei geeigneter Phaseneinstellung Nullempfang in sechs kontrollierbaren Richtungen erhalten.

Das vorstehend beschriebene Verfahren der Phaseneinstellung durch Verstimmung der verbindenden Kreise ist sehr zweckmäßig, besonders für gedämpfte Wellen; es ist jedoch nicht ' wesentlich für das beschriebene System. Für kontinuierlichen Wellenempfang kann jede beliebige Phasenverschiebungseinrichtung angewendet werden.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Anordnung zum gerichteten Empfang, gekennzeichnet durch ' zwei oder mehrere Empfangssysteme, von denen jedes wiederum aus je zwei gerichteten Luftleitern besteht, die mittels einer entsprechenden Anzahl von verstimmbaren Zwischenkreisen mit einem Empfänger gekoppelt sind, wodurch eine scharf einseitige Empfangscharakteristik erzielt wird.

2. Ausführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Luftleiter mit einem Zwischenkreis gekoppelt ist, ferner daß die beiden Zwischenkreise des ersten und zweiten Luftleiters sowie die des dritten und vierten auf je einen weiteren Kreis arbeiten und die beiden letztgenannten Kreise gemeinsam mit dem eigentlichen Empfangskreis gekoppelt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Zwischenkreis gleich, aber entgegengesetzt verstimmt und daß der dritte und vierte Zwischenkreis in ähnlicher Weise verstimmt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.