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Anordnung zum gerichteten Empfang elektrischer Wellen. Die einfachste
der bekannten Anordnungen zum gerichteten Empfang elektrischer Wellen besteht aus
einer Mehrzahl von gerichteten Antennen, die in den verschiedenen Richtungen der
Windrose aufgebaut sind und von denen durch einen Schalter eine oder mehrere mit
dem Empfänger verbunden werden. Ein Nachteil ist hierbei der große Platzbedarf und
unbequeme Aufbau der Antennenanlage. Da nicht jede Richtung der Windrose besetzt
werden kann, so ist ein Verfahren zur künstlichen Verkleinerung des Winkels, in
den der Kompaßkreis durch die Antennen geteilt wird, dadurch gefunden worden, .laß
der Schalter auf der einen Seite mehr Antennenarme als auf der anderen anschalten
kann. Mit der unterschiedlichen Zahl der Antennen und Antennenarme ändert sich aber
auch die angeschaltete Kapazität, und es bedarf daher jed.esmal einer Nachstimmung
des Etnpf ängers.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die
drehbare
Rahmenantenne. Sobald der Rahmen für Empfang aus großer Entfernung zu groß wird,
um sich leicht drehen zu lassen, greift man zu dem ebenfalls bekannten Mittel, zwei
zueinander senkrechte Rahmenantennen aufzubauen und eine Spule, welche den Empfänger
mit dem Rahmen koppelt, drehbar zu machen.
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Die vorliegende Erfindung beschreitet den neuen Weg, unter unmittelbarer
Anschaltung der gerichteten Empfangsmittel an den Elnp-=qnger, wie bei dem erstgenannten
Verfahren, den Vorteil der beiden gekreuzten Rahmen beizubehalten und die Empfangsrichtung
durch Anschalten von Empfangselementen in verschiedener Zahl, jedoch ohne Abstimmungsänderung,
zu ermitteln. Als Empfangselement sei eine Windung oder Windungsgruppe eines Rahmens
bezeichnet. An einem Rahmen werden ein, zwei usf. bis zur Gesamtzahl aller Windungen
hintereinandergeschaltet und liintereinandergeschaltet mit null, eins, zwei usf.
Windungen .des anderen Rahmens an den Empfänger gelegt. Die Enipfa ngsrichtung ergibt
sich aus der Feststellung, wie sich die für den Empfang einer Welle vorgesehene
Windungszahl auf den einen und anderen Rahmen verteilt.
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Die Erfindung sei in dein schematischen Beispiel der Abb. z näher
erläutert. Dort sind I und II aufeinander senkrecht stehende Rahmenantennen in Draufsicht.
Die Richtung .ter ankommenden Welle sei w. Jeder einzelne Rahmen I und II hat -v-Windungen.
Es müssen nun a-Windungen des Rahmens I zusammen mit b -Windungen des Rahmens 1I
zum Empfang hintereinandergeschaltet werden, und zwar soll die Summe der Windungen
a und b gleich der Windungszahl z eines Einzelralinrens sein. Der Anteil von a-Windungen
des Rahmens I an dem Empfang ist proportional
a cos
f, der Anteil
von
b proportional
b sin
f, wenn
f der Einfallwin'kel
der ankommenden Welle, bezogen auf die Antenne I, ist. Das :Maximum der Empfangswirkung
wird erzielt, wenn
(a - cos
f -f- b # sin
f )
ein Maximum ist.
Dies ist der Fall für
| Der Faktor.v an z ist bei |
| f = 1S° 0,796 |
| f = 30° o634 |
| f =-I5° 0,5 |
| f - 6o° 0,366 |
| f = 75° 0,204 |
| f - 9o° 0,0 |
Fällt also die `Felle z. B. unter 30° zur Rahmenebene I ein, so muß eine Schaltvorrichtung
von den z-Windungen des Rahmens I den o,634ten Teil, von den z-Windungen des Rahine.ns
II den o,366ten Teil herausgreifen, um maximalen Empfang zu ergeben. Fällt die Welle
unter 9o° zur Ebene I, also in der I?bene II ein, so müssen für maximalen Empfang
von I gar keine, von 1I alle Windungen eingeschaltet sein.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für jede Wellenrichtung
stets die gleiche Anzahl von Windungen herausgegriffen wird, die Gesamtzahl der
Windungen und damit Abstimmung Lind Kopplung zwischen Rahmen und Empfänger stets
unverändert bleibt.
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Aus dem Bislieri.gen geht hervor, daß beim Empfang einer Welle stets
nur die halbe Anzahl aller vorhandenen z-Windungen eingeschaltet ist. Die Erfindung
gewährt aber den weiteren Vorteil, daß man bei genügend hoher Windungszahl -- mehrere
Wellen aus verschiedenen Richtungen zugleich und mit den gleichen Rahmen empfangen
kann, weil ja eine Welle immer noch Windungen zum Empfang einer anderen übrigläßt.
Ein Beispiel soll (lies erläutern: Von den beiden Rahmen habe jeder z- zoo \Vindungen.
Eine Welle .4 falle nun unter 1
5' zur Ebene I ein, eine andere Welle B unter
45° und eine dritte C unter 6o°. Für den Empfang von A sollen von I 4o und von II
io Windungen benutzt werden, d. h. etwa der o,796te bzw. o,2o4te Teil von So. Es
ergibt sich also für A und die übrigen Wellen folgende Tabelle:
| Benutzte Gesamt- |
| Welle Windungen entsprechend zahl |
| von I , von I, |
| r1 4o 1o o,796 und o,204 50 |
| B 42i 42 0,5 - 0,5 84 |
| C 18 31 o,366 - o,634 49 |
| zus. ioo 83 |
-Mit den übrigbleibenden
17 Windungen des Rahmens II könnte sogar noch eine
vierte Welle D aus ungefährer Richtung der Ebene II empfangen werden. In Wirklichkeit
werden die Wellen nicht gerade so günstig liegen, daß, wie im Beispiel, von einem
Rahmen alle Windungen ausgenutzt sind. Man wird einen Überschuß von Windungen bzw.
eine Verringerung der für jede Welle benutzten Gesamtwindungszahl vorsehen müssen.
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Die Ablesung der Richtung, aus der die Welle einfällt, erfolgt an
der Stellung des Schalters, der die Windungen der Windungsgruppen herausgreift.
Er muß so wirken, daß
er die jeweils benutzten Windungen hintereinanderschaltet
und die unbenutzten offen läßt. Sollen mehrere Wellen gleichzeitig empfangen werden,
so kann für jede Welle ein besonderer Schalter vorgesehen sein, der überdies die
Zahl der Windungen veränderlich zu machen gestattet. Denn im aufgeführten Beispiel
für Mehrfachempfang muß der Schalter für A 5o, für B 84. und für C 4.9 Windungen
umfassen. Wäre von vornherein beabsichtigt gewesen, nur zwei Wellen zu empfangen,
so konnte man für A ; 5 Windungen, nämlich 6o von I und 15 von II, vorsehen, und
für B 8o, nämlich .1o und 40 Windungen. Es ist also zweckmäßig, die Zahl der Windungen,
die für den Empfang einer Welle vorgesehen sind, veränderlich zu machen.
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In Abb. 2 ist ein solcher Schalter dargestellt, bei dem h die einzelnen
Windungen oder W indungsgruppen eines Rahmens darstellen soll. Die Enden jeder Windung
oder Gruppe sind zu Kontakten o geführt, über denen ein etwa federnder Bügel u angeordnet
ist, der gewöhnlich die Verbindung dieser Kontakte unterbricht. Ein Schleifer i,
zweckmäßig aus Isoliermaterial, kann nun so über eine bestimmte Anzahl von Bügeln
geschoben werden, daß er diese auf die Kontakte o niederdrückt und dadurch eine
bestimmte Anzahl von Windungsgruppen h hintereinander verbindet. An dem Schleifer
sind Gleitkontakte p, r angebracht, die mit den Zu- bzw. Ableitungen z und
l verbunden sind. Gleichzeitig mit dem Verschieben des Schleifers werden
auch diese Gleitkontakte verschoben und die eingeschaltete. Windungszahl mit dem
Empfänger bzw. mit den auf gleiche Weise hintereinandergeschalteten Gruppen des
anderen Rahmens verbunden.
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Das beschriebene Verfahren läßt sich auch in dem Falle anwenden, daß
nicht nur zwei zueinander senkrechte, sondern drei und mehr Rahmen angeordnet sind,
schließlich auch in dem Falle, daß zwar nur zwei Rahmen vorhanden sind, die aber,
etwa aus räumlichen Gründen einen anderen Winkel als 9o° einschließen. Es braucht
dann die eingangs aufgeführte Rechnung nur unter Berücksichtigung dieses Winkels
durchgeführt zu werden, wobei sich also lediglich andere Faktoren für die einzelnen
Einfallsrichtungen der Wellen ergeben. Stets wird man einen maximalen Empfang dann
haben, wenn für eine gegebene Einfallsrichtung der Anteil der Windungen des einen
und des anderen Rahmens ein ganz bestimmter ist.
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In vorstehendem ist der Einfachheit halber stets von einer Rahmenantenne
die Rede. Selbstverständlich gelten die gleichen Überlegungen für jedes andere Empfangsgebilde,
das aus einzelnen Windungen oder empfangsfähigen Drahtgebilden besteht, z. B. auch
für Spulen.