DE410871C - Einrichtung zum Empfang einer durch Zwischenfrequenz und Niederfrequenz doppelt modulierten Hochfrequenzwelle - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AJW 23. MÄRZ 1925

REiCHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a GRUPPE 69

(H #45 20 V IUl 2ia⁴·)

John Hays Hammond jr. in Gloucester, Mass., V. St A.

Einrichtung zum Empfang einer durch Zwischenfrequenz us:d Niederfrequenz doppelt modulierten Hochfrequenzwelle.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. März 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldungen in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 28. September 1916 und 17. März 1017

beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Emp- betrifft insbesondere eine solche Empfängerfängereinrichtung für elektrische Schwingun- einrichtung, die eine doppelt modulierte Hoch

gen, beispielsweise bei der drahtlosen Fernsteuerung von Fahrzeugen (z. B. Torpedos), 5 drahtlosen Übertragung von telegraphischen

frequenzwelle aufnehmen kann, um Störungen der Fernsteuerung durch starke Schlageffekte, 10 das unberechtigte Abhören der Nachrichten

oder telephonischen Nachrichten-u. dgl., und j usw. möglichst zu verhindern. Es wird dem-

gemäß bei der Erfindung eine Sendewelle verwendet, die eine mit zwei Gruppenfrequenzen von verschiedener Größenordnung modulierte Hochfrequenz besitzt, indem beispielswedse eine Hochfrequenzwelle von iooooo von einer 50000-Welle moduliert ist, während diese 50000-Welle wieder von einer dritten Welle, z. B. mit der Frequenz 500, moduliert ist. Die Sendewelle enthält also die Komponenten 1000000 +. 50000 .+_ 500. Beim Empfang siebt der erste (Antennen-j Kreis zunächst ein Hochfrequenzband (949500-1050500) aus. Der zweite Kreis siebt aus diesem Hochfrequenzband ein bedeutend schmäleres Zwischenband (49500-50500) und daraus der dritte Kreis die niedrigste Frequenz (5000) aus, auf welche das Empfangsinstrument (Fernsteuerrelais, Telephonhörer o. dgl.) anspricht. Infolge dieser Anordnung· ist es sehr unwahrscheinlich, daß jemand die genaue Kombination der beiden Frequenzen durch bloßes Versuchen herausfinden kann, und es wird infolgedessen ein hoher Grad von Geheimhaltung, wenn nicht unbedingte Geheimhaltung, gewährleistet.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht:

Die Empfängereinrichtung nach Abb. 1 umfaßt eine Antenne 200 in Serie mit einer Spule 201, welche die Primäre eines Transformators 202 bildet, dessen Sekundärspule 203 in einem Schwingungskreis angeordnet ist, der eine vom einen Ende der Spule 203 nach einer Seite eines Sperrkondensators 205 führende Leitung 204 einschließt. Die andere; Seite des Kondensators 205 ist durch einen Leiter 206 mit dem Gitter 207 eines Gasdetektors 208 verbunden. Der Kondensator j 205 kann jedoch auch fortfallen, in welchem Falle der Leiter 204 unmittelbar mit dem Gitter 207 verbunden ist. Das andere Ende der Spule 203 ist durch einen Leiter 209 mit dem Faden 210 des Detektors 208 verbunden. Mit den Leitern 204 und 209 ist ein veränderlicher Kondensator 211 verbunden. Der Stromkreis der Spule 203 und des Kondensators 2 u ist auf die natürliche Schwingungsfrequenz der Antenne 200 abgestimmt, j welche ihrerseits auf die Wellenfrequenz der Sendeantenne, welche im vorliegenden Fall 1000000 S. betragen soll, anspricht. Der Faden 210 wird mittels einer Batterie 212 erhitzt, welche mit einem veränderlichen Widerstand versehen ist.

Der Detektor 208 besitzt eine Platte 215, die durch eine Leitung 216 mit dem einen· Ende einer Spule 217 verbunden ist, deren, anderes Ende durch eine Leitung 218 mit dem positiven Pol einer Batterie 219 in Verbindung steht, deren anderer Pol wieder an den Faden 210 angeschlossen ist. Ein veränderlicher Kondensator 220 ist mit den Leitungen 216 und 218 verbunden und bildet irit der Spule 217 einen Schwingungskreis, welcher auf die zweite oder Zwischenfrequenz¹ der Sendestelle abgestimmt ist, die also beispielsweise 50000 S. betragen soll. Die ' Spule 217 bildet die Primäre eines Transformators 225, dessen Sekundärspule 226 an : einem Ende durch eine Leitung 227 mit der einen Seite eines Kondensators 228 verbunden • ist, dessen andere Seite durch eine Leitung ; 229 mit dem einen Elnde einer Spule 230 in Verbindung steht. Das andere Ende diesen Spule ist durch eine Leitung 231 mit dem. anderen Ende der Spule 226 verbunden. Ein veränderlicher Kondensator 232 ist mit den Leitern 229 und 231 verbunden und befindet j sich in 'einem geschlossenen Schwingungskreis, welcher den Kondensator 232 und die Spule 226 umfaßt und auf die zweite oder Zwischenfrequenz der Sendestelle abgestimmt ist.

Der Kondensator 232 befindet sich ebenfalls in einem geschlossenen Schwingungskreis, welcher die Spule 230 umfaßt und auf das Zweifache der dritten oder niedrigsten Frequenz der Sendestelle, also beispielsweise 500 S., abgestimmt ist.

Die Spule 230 bildet die Primäre eines Transformators 235, dessen Sekundärspule 236 an einem Ende durch 'eine Leitung 237 mit dem Gitter 238 eines Quecksilber dampfdetektors 240 verbunden ist. Das andere Ende der Spule 236 ist durch eine Leitung 241 mit dem einen Ende eines hohen Widerstandes 242 verbunden, dessen anderes Ende durch einen veränderlichen Widerstand 243 mit einer Leitung 244 verbunden ist, die zu dem unteren Pol 245 des Detektors 240 führt. Ein veränderlicher Kondensator 246 ist mit den Leitern 237 und 241 verbunden und bildet mit der Spule 236 'einen Schwingungskreis, welcher gleichfalls auf das Zweifache der dritten oder niedrigsten Frequenz der aufgenommenen Welle abgestimmt ist. Der obere Pol 250 des Detektors 240 ist durch eine Leitung 251 durch ein langsames Relais 252 mit dem einen Pol eines Wechselstromgenerators 255 verbunden, dessen anderer Pol durch eine Leitung 256 mit der Leitung 244 in Verbindung steht, die zu dem unteren Pol 245 des Detektors führt. Der Stromkreis durch den Wechselstromgenerator 255 wird durch den Detektor 244 kontrolliert. Der Detektor umfaßt eine ringförmige Metallanode 260, welche durch eine Drosselspule 261 und einen veränderlichen Widerstand 262 mit dem positiven Pol einer Batterie 263 verbunden ist, denen negativer Pol mit dem Leiter 244 in Verbindung steht. Die

Batterie 263 ist ferner variabel durch eins Leitung 264 mit dem einen Ende des veränderlichen Widerstandes 243 verbunden.

Das Relais 252 kontrolliert einen Stromkreis mit einer Batterie 265 und einem Solenoid 266, welches eine mit einem Zahnrad 268 in Eingriff befindliche Zahnstange 267 hin und her bewegen kann. Das Zahnrad 268 ist lose auf einer drehbaren Welle 269 , angeordnet, die ein auf ihr festsitzendes Sperrad 270 trägt. Dieses wird in der einen | Richtung schrittweise durch eine unter Federwirkung stehende Klinke 271 gedreht, die an dem Zahnrad 268 drehbar befestigt ist.

Die Welle 269 kann derart angeordnet wer- ' den, daß sie irgendeine Vorrichtung betätigen kann, die z. B. dazu dient, die Bewegungen eines lenkbaren Körpers oder die Betätigung einer oder mehrerer sonstiger Vorrichtungen zu regeln. Unter Zugrundelegung der eingangs angeführten Frequenzverhältnisse besteht also die Wirkungsweise dieser Ausführungsform darin^ daß aus der Sendewelle. 1000000.+.50000 i 500 im Empfänger durch den Schwingungskreis 204, 209 zunächst ein Hochfrequenzband von 949500-1050500, hieraus durch den Zwischenkreis 216, 218 das Zwischenband 49500-50500 und aus diesem | durch den dritten Schwingungskreis 229, 230 ' erst die für das Anzeigeinstrument (Fernsteuerungsrelais) bestimmte Frequenz von ; 500 herausgeholt wird.

Die Äusführungsform nach Abb. 2 entspricht in Ausbildung und Betätigung der in Abb. 1 gezeigten Einrichtung mit dem Unterschied, daß bei dieser Ausführungsforirf j statt des vorbeschriebenen Zwischenstrom- j kreises 226-232 ein Zwischenstromkreis verwendet ist, welcher eine Spule 300 umfaßt, die die Sekundäre eines Transformators 301 bildet, welcher die vorbeschriebene Primär- j spule 217 besitzt. Die Sekundärspule 300 ist an einem Ende durch eine Leitung 302 mit der einen Seite eines Hemmkondensators 303 verbunden, dessen andere Seite mit dem Gitter 304 eines Gasdetektors 305 in Ver- ^; bindung steht. Das andere Ende der Sekundärspule 300 ist durch eine Leitung 306 mit dem Faden 307 des Detektors 305 verbunden. Ein veränderlicher Kondensator 308 J ist mit den Leitungen 302 und 306 verbunden und bildet mit der Spule 300 einen Schwingungskreis, der auf die zweite oder Zwischen- , frequenz der Sendestelle abgestimmt ist. Der ; Faden 307 wird durch eine Batterie 309 er- j hitzt.

Die Platte 310 des Detektors 305 ist durch ; eine Leitung 311 mit dem einen Ende einer Spule 312 verbunden, welche die Primäre eines Transformators 313 bildet, dessen Se- j kundäre durch die obenerwähnte Spule 236 gebildet wird. Das andere Ende der Primärspule 312 ist durch eine Leitung 314 mit dem positiven Pol einer Batterie 315 ver-' bunden, deren anderer Pol mit dem Faden 307.111 Verbindung steht. Ein veränderlicher Kondensator 316 ist mit den Leitern 311 und 314 verbunden und bildet mit der Spule 312 einen Schwingungskreis, der auf das Doppelte der dritten oder niedrigsten Frequenz der Sendestelle abgestimmt ist. Der Detektor 305 dient in bekannter Weise dazu, die Wellen dieser niedrigsten Frequenz zu verstärken. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ergibt sich ohne weiteres aus der vorher-¹ gehenden Beschreibung.

Bei der Einrichtung nach Abb. 3 sind die Zwischenstromkreise 226-232 der Abb. 1 und 300-316 (Abb. 2) fortgelassen, die Spulen 217 und 236 induktiv zur Bildung eines Transformators 325 verbunden und die Schwingungskreise 220-217 und 236-246 auf die zweite oder niedrigere Frequenz der Sendestelle abgestimmt. Auch die Wirkungsweise dieser Einrichtung ergibt sich ohne! weiteres aus der vorhergehenden Beschreibung.

Die Empfängereinrichtung nach Abb. 4 für den Sonderfall der drahtlosen Übermittlung von Nachrichten besteht aus einem offenen Luftkreis mit einer Antenne 600, die in Serie zu einem veränderlichen Kondensator 601 liegt und in geeigneter Weise bei 602 geerdet ist. Eine Spule 603 ist um den veränderlichen Kondensator 601 geschaltet und bildet die Primäre eines Transformators 604, dessen Sekundärspule 605 sich in einem geschlossenen Schwingungskreis mit einem veränderlichen Kondensator 606 befindet. Dieser geschlossene Stromkreis 605-606 und der geschlossene Stromkreis 601-603, durch den ersterer beeinflußt ist, sind auf die Wellenfrequenz der Sendeantenne, z.B. 1000000 S., abgestimmt.

Die Pole des veränderlichen Kondensators 603 sind durch Leitungen 607 bzw. 608 mit dem Gitter 609 bzw. dem Draht 610 eines primären, Gas enthaltenden oder ionischen Detektors 3615 verbunden. Der Detektor 615 ist mit der üblichen Platte 616 versehen und n₀ beeinflußt einen Stromkreis mit einer Spule 617 und einer Batterie 618 oder einer anderen Energiequelle. Eine Batterie 619 erhitzt den Faden 610 durch einen veränderlichen Widerstand 620. Ein veränderlicher Kondensator 625 ist mit seinen beiden PoIeA mit den beiden Enden der Spule 617 verbunden und bildet mit dieser einen geschlossenen Schwingungskreis, welcher auf die Sekundärfrequenz der einkommenden Wellen abgestimmt ist.

Die Spule 617 bildet die Primäre eines

Transformators 630, dessen Sekundärspule 631 sich in einem geschlossenen Schwingungskreis befindet, der einen veränderlichen Kondensator 632 und eine Spule 633 umfaßt und so abgestimmt ist, daß er auf den geschlossenen Stromkreis 617-625 anspricht, durch welchen er beeinflußt wird, d.h. auf die Sekundärfrequenz der einkommenden Welle.

Um in dem geschlossenen Schwingungskreis 631, 632, 633 »Stöße« zu erzeugen, bildet die Spule 633 die Sekundäre eines Transformators 635, dessen Primärspule 63 5 sich in einem geschlossenen Hilfskreis befindet, der mit Energie durch eine Quelle von kontinuierlichen Schwingungen gespeist ! wird, deren Frequenz etwas, z. B. um 500 Perioden pro Sekunde, von der sekundären Frequenz des Systems abweicht, die beispielsweise mit 50000 pro Sekunde genommen worao den ist. Die beiden Enden der Spule 636 können beispielsweise mit den Bürsten 637, und 638 eines Wechselstromgenerators 639 verbunden sein, der mit konstanter Geschwin- ', digkeit getrieben wird, um Schwingungen der | gewünschten Frequenz, z. B. von 49500 Perioden pro Sekunde, zu erzeugen, wenn die. sekundäre Frequenz der Schwingungen in den geschlossenen Stromkreis 631, 632 50000 pro Sekunde beträgt.

Die beiden Pole des veränderlichen Kondensators 632 sind durch Leitungen 645 und 646 mit dem Gitter 647 und dem Faden 648; eines sekundären Gasdetektors 650 verbun- ! den. Der Detektor 650 enthält die gewöhn- j liehe Platte oder den Pol 651 und ist so i angeordnet, daß er einen Stromkreis mit 'einer Spule 652 und einer Batterie 653 oder einer anderen Quelle elektrischer Energie beein- ! fiußt. Eine Batterie 654 erhitzt den Faden \ 648 durch einen veränderlichen Widerstand ! 655. Ein veränderlicher Kondensator 649 ist mit seinen beiden Polen mit den beiden j Enden 652 verbunden und bildet mit dieser ! einen geschlossenen Schwingungskreis, weleher auf die Frequenz der vorherrschendem Komponente oder die »Stoßfrequenz« der ; Schwingungen im Kontrollkreis 631, 632, 633 _: abgestimmt ist. Die Spule 652 bildet die Primäre eines Transformators 652, dessen Sekundärspule 656 sich in einem geschlossenen Schwingungskreis mit einem verander- j liehen Kondensator 657 befindet, der so abgestimmt ist, daß er auf die Frequenz des Kontrollkreises 652-649 anspricht. Der geschlossene Schwingungskreis 656, 657 kann in bekannter oder geeigneter Weise mittels eines Detektors ein Empfängerinstru- I ment beeinflussen. Beispielsweise können die beiden Pole des Kondensators 657 durch ι eine Leitung 658 und eine Leitung 659, einen, | hohen Widerstand 660 und einen veränder- I liehen Widerstand 661 mit dem Gitter 662¹ und dem unteren Pol 663 eines Quecksilberdampfdetektors 665 verbunden sein. Der Detektor 665 beeinflußt einen Stromkreis 666 mit einem Wechselstromgenerator 667 hoher Frequenz, der zweckmäßig eine oberhalb der Hörbarkeit liegende Frequenz besitzt, sowie mit einem Telephonhörer 668 oder mit einem sonstigen Empfänger. Der Detektor besitzt 'eine ringförmige Metallanode 669, die durch eine Drosselspule 670 Tindj einen veränderKchen Widerstand 671 mit dem positiven Pol einer Batterie 672 verbunden! ist, deren negativer Pol mit dem unteren ! Pol 663 des Detektors in Verbindung steht.. Wenn dieses System zur Beeinflussung eines Torpedos oder eines anderen beweglichen Körpers verwendet werden soll, so kann der Empfänger die Form eines Relais 675 (Abb. 4a) haben, welches einen für gewöhnlich geöffneten Stromkreis beeinflußt, der eine Batterie 676 und ein Solenoid 677 umfaßt. Das letztere kann eine Zahnstange

678 bewegen, die ihrerseits eine Ventilspindel

679 in einer Richtung schrittweise drehen kann, um die Bewegungsrichtung des Torpedos zu steuern und um die Betätigung verschiedener Vorrichtung auf dem Torpedo in geeigneter Weise zu steuern.

Wenn das in Abb. 4 veranschaulichte Emp-. fängersystem zur Aufnahme drahtloser telegraphischer Nachrichten verwendet werden soll, so wird der Wechselstromgenerator 639 zweckmäßig mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht, daß er zusammen mit den einkommenden Wellen in dem benachbarten Stromkreis 631, 632, 633 Stöße mit einer Frequenz erzeugt, die die größte Hörbarkeit in dem Telephonhörer 668 ergibt, z. B. mit einer Frequenz von etwa 500 pro Sekunde. Wenn jedoch das in Abb. 4 gezeichnete Empfängersystem zur Aufnahme drahtloser telephonischer Mitteilungen verwendet werden soll, so wird der Wechselstromgenerator 639 zweckmäßig mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht, daß er in dem Stromkreis 631, 632, 633 eine Stoßfrequenz gibt, welche oberhalb der Hörbarkeitsgrenze für das gewöhnliche Bedienungspersonal liegt oder min- destens eine Stoßfrequenz von mehreren tausend pro Sekunde beträgt.

Angenommen, ein den Stromkreis 600, 601, 602 der Empfängerantenne treffender Störungsstoß erzeuge in der Antenne sechs Schwingungen von genügender Amplitude, um die folgenden Stromkreise mit Energie zu versehen. Die Periode dieser Schwingungen wird diejenige der Antenne: sein, so daß, jede Schwingung eine Dauer von dem Vioooooo Teil einer Sekunde haben wird und; die sechs Schwingungen infolgedessen eine

Dauer von ⁶/ioooooo Sekunde besitzen würden. Wenn nun die Resonanz- und Kopplungsbedingungen der letzten zusammenwirkenden geschlossenen Stromkreise 652-649 und 656-657 derartige sind, daß sie zehn Schwingungen der durch das normale empfangene Zeichen erzeugten Kraft erfordern, um in dem Stromkreis 656-657 bis zu dem Punkt eine Resonanz zu bilden, bei welchem die ansprechende oder empfangende Vorrichtung 668 funktionieren wird, dann würde es, wenn die in den letzterwähnten Stromkreisen existierende Stoßfrequenz eine Periode von z. B. 500 pro Sekunde besäße, ¹V₅₀O oder V50 einer Sekunde für den letzten Stromkreis erfordern, um diesen so mit Energie zu versehen, daß er eine Betätigung der Empfängervorrichtung 668 bewirkt. Da während der Aufnahme von Zeichen normaler Stärke es V50 'einer Sekunde bedarf, um den letzten Stromkreis 656, 657; bis zu einem Grade mit Energie zu versehen, bei welchem er die Betätigung des Empfängers 668 bewirkt, so ist es klar, daß ein Schlag oder eine Ablenkung, die ledig lieh ⁶/_1Oooooo einer Sekunde beträgt, 'eine etwa dreitausenddreihundertdreiunddreißigmal so große Intensität besitzen müßte wie das g-e_r wohnliche aufgenommene Signal, um irgendeine beachtliche Störung bewirken zu können.

Auch eine wahllose Aufeinanderfolge derartiger Schläge würde nicht wirksamer sein können als ein einzelner Schlag, da jeder folgende Schlag ebenso leicht den vorhergehenden Schlag zerstören wie verstärken kann.

Im vorstehenden ist die Erfindung für Dreifrequenzsysteme beschrieben mit einer Hochfrequenz von z. B. einer Million pro Sekunde, einer Zwischenfrequanz von z. B. 50000 pro Sekunde und einer niedrigen Frequenz von z. B. 500 pro Sekunde. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung irgendeiner besonderen Frequenz oder Gruppe von Frequenzen irgendwie beschränkt ist. Vielmehr sollen zweckmäßig, wenn drei Frequenzen verwendet werden, diese so ausgewählt werden, daß die Zwischenfrequenz über der oberen Grenze der Hörbarkeit liegt und zu hoch ist, um durch Schwingungen oder hörbare Frequenz oder durch die von den Funkenentladungen erzeugten Harmonischen gestört zu werden, und zu tief, um durch irgendeine Hochfrequenzstörung, beispielsweise durch eine Hochfrequenz von einer Million pro Sekunde, beeinträchtigt werden zu können. Für alle praktischen Zwecke wird eine Zwischenfrequenz¹ von 30000 pro Sekunde als über der oberen Grenze der Hörbarkeit, wie sie durch das gewöhnliche Bedienungspersonal bestimmt wird, liegend betrachtet. Es ist jedoch klar, daß anstatt einer Zwischenfrequenz von 30000 pro Sekunde auch eine höhere Zwischenfrequenz genommen werden kann, wenn es ratsam erscheint, z. B. eine Zwischenfrequenzvon 40000 oder, wie oben angenommen, 50000 pro Sekunde, ohne eine der anderen Frequenzen zu ä:idern.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Empfang einer durch Zwischenfrequenz und Niederfrequenz doppelt modulierten Hochfrequenzwelle, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nur einer Empfangsantenne drei auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Schwingungskreise vorhanden sind, von denen der erste (Antennenkreis) das Hochfrequenzband, der zweite aus diesem das Zwischenband und der dritte aus diesem die Niederfrequenz aussondert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Detektoren, von denen der erste Detektor zwischen dem ersten (Antennenkreis) und dem zweiten Schwingungskreis, der zweite Detektor zwischen dem zweiten und dritten Schwingungskreis eingeschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, da- go durch gekennzeichnet, daß am Empfangsort durch eine örtliche Einrichtung periodische Impulse erzeugt werden, die sich in ihrer Frequenz von jeder der Frequenzen der Sendeeinrichtung unterscheiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.