DE411011C - Einrichtung zum gerichteten Senden elektromagnetischer Energie nach einem Punkte - Google Patents

Description

Ein Strahler elektromagnetischer Energie., der z. B. auf einem Flugzeug angebracht ist, strahlt die Energie im allgemeinen nach allen Richtungen hin gleichmäßig aus. Durch geeignete Sendeeinrichtungen kann die.Energie jedoch vorzugsweise in einer besonderen. Ebene oder einer besonderen Richtung vereinigt werden. Alle diese Gegenden konzentrierter Energie nehmen jedoch von dem ίο Sender uhren Ausgang. Wird der Strahler nicht auf einem Flugzeug, sondern auf der Erde angebracht, so kann durch Einwirkung der irdischen Leitfähigkeit ein weiterer Richtungseffekt dadurch zustande kommen, daß vorzugsweise Oberflächenwellen ausgebildet werden, die in Erdnähe bleiben.

In der vorliegenden Erfindung soll dagegen ein Verfahren angegeben werden, um die Energie in Punkten oder Gebieten zu konzentrieren, die insofern isoliert liegen, als sie sich incht zur Sendeanlage hin erstrecken. Für Lichtstrahlen ist ein derartiges Verfahren längst bekannt. Die von einer punktförmigen Lichtquelle ausgestrahlte Energie kann as man bekanntlich dadurch in einem anderen Punkt vereinigen, daß man ein Rotationsellipsoid mit spiegelnder Innenfläche herstellt, dessen Brennpunkt der gegebene Sende- und der verlangte Empfangspunkt sind. Dabei wird die bekannte Eigenschaft der Ellipse ausgenutzt, daß' in jedem ihrer PunkteP (vgl. Abb. 1) die Tangente. Γ mit beiden BrennstraMen B gleiche Winkel (e = s) bildet. Die Umgebung jedes Punktes des Rotationsellipsoids wirkt daher als Spiegel, der den vom Brennpunkt S kommenden Strahl in Richtung auf den anderen Brennpunkt E zurückwirft.

Es ist weiter bekannt, daß es zur Anwendung des Verfahrens hinreicht, Teile von ' Spiegeln der erwälhnten Art zu benutzen, doch I sind immer Flächenstücke nötig, die als Spie-I gel zu wirken haben. Die Übertragung dieses j Verfahrens der Energiesammlung durch Spiegelung auf Schwingungen der drahtlosen TeIegraphie scheitert an der Schwierigkeit der Beschaffung geeignet großflächiger Spiegel. L Erfindungsgemäß soll nun eine andere be- ! kannte Eigenschaft der Ellipse zu einem sol-S chen Punktsenden ausgenutzt werden. Zur j Erläuterung beschränke ich mich zunächst auf die Darstellung innerhalb einer Ebene, genau wie Abb. 1 einen ebenen Schnitt sowohl eines Rotationsellipsoids als auch eines elliptischen Zylinders darstellt. Wie in Abb. 1 sei in Abb. 2 S ein Sender elektromagnet!- ' scher Strahlung, beispielsweise einer bestimmten Wellenlänge w. E sei der Punkt, in dem man einen beträchtlichen Teil der Energie zu empfangen wünscht. Um dies Ziel zu erreichen, bringe ich in einigen Punkten P_n auf dem Umfang der Ellipse WidJerstrahler (Resonatoren) von an sich bekanntem Bau an, so daß sie unter dem Einfluß der Strahlung selbst Energie einer bestimmten, von der ursprünglichen Wellenlänge vielleicht verschiedenen Wellenlänge w' aussenden. Nun ist auf Grund der bekannten Eigenschaft der Ellipse, daß die Summe ihrer Brennstrahlen von jedem Punkt aus denselben Wert hat, der Gesamtweg der Strahlung von S nach E (bestehend aus Weg S P_n der Primärstrahlung und Weg P_n E der Sekundärstrahlung) für alle η derselbe. Da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Strahlung unabhängig von der Wellenlänge: ist, trifft die gleichzeitig von S ausgehende Strahlung zu gleicher Zeit in E ein, unabhängig davon, über welches P_n sie gegangen ist. Wenn die einzelnen Strahler gleich gebaut sind, wird eine etwaige Aus-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Otto Emcrsleben in Berlin -Tempelhof .

lösungszeit zwischen Auffallen der ersten und Fortgang der zweiten Strahlung für alle. P_n dieselbe sein, also trifft von jedem Widerstraihler P die Schwingung mit derselben Phase in E ein.

Durch, eine größere Anzahl punktförmiger Strahler P wird also gerade nach E die Intensität der Schwingung in ganz erheblichem Maße zusammengedrängt. Um dies Ziel zu ίο erreichen; sind aber nicht flächenhafte (spiegelnde), sondern nur punktiörmige (strahlend wirkende) Gebilde nötig, z. B. kleine Drahtgebilde und nicht riesige Flächenstücke.

Das neue Verfahren ist natürlich nur dann anwendbar, wenn die Genauigkeit, mit der die einzelnen Strahler auf der vorgeschriebenen Ellipse liegen, groß genug im Verhältnis zu den Wellenlängen w und w' der Strahlung ist. Auf Lichtstrahlen ist es daher nicht ohne weiteres anwendbar. Übersteigen die Wellenlängen jedoch den Wert eines Zentimeters, insbesondere für alle Wellen der drahtlosen Teiegraphie, ist dies Verfahren gut anwendbar für monochromatische ebenso wie für gemischt wellige Strahlung, für ungedämpfte wie für gedämpfte; denn in E tritt derselbe Zustand wie in S auf, nur um die Zeit -zajc später, wenn α die große Halbachse der Ellipse und ύ die Lichtgeschwindigkeit ist (evtl. ist noch die Auslösungszeit in P hinzuzunehmen).

Gegenüber der vorhin beschriebenen Spiegelung, bei der die gesamte Energie in einem Punkt vereinigt wird, ohne daß die Phasen erhalten bleiben, ist dies Verfahren natürlich außerordentlich viel feiner und daher für die drahtlose Energieübertragung, die durch die Regelmäßigkeit ihrer Schwingungen wirkt, ungleich wertvoller, ganz abgesehen von der leichteren Herstellbarkeit der einzelnen Hilfsmittel.

Die Anwendung der oben an dem Ausführungsbeispiel der Verwendung elliptischer Querschnitte geschilderten Erfindung ist damit nicht erschöpft. Ähnliche Wirkungen kann man erreichen, wenn man die Widerstrahier in anderer geeigneter Weise anordnet, z. B. sämtlich auf irgendeiner anderen Kurve, wobei die Eigenwellen der einzelnen Resonatoren und die zur Auslösung erforderlichen Zeiten nicht gleich zu sein brauchen, wenn nur die Gesamteinrichtung so getroffen ist, daß ein Punkt bevorzugt ist, in dessen Umgebung sich die Energie wesentlich verstärkt, während in größerer Entfernung von diesem Punkte die von den einzelnen Resonatoren gestrahlten Schwingungen sich teilweise aufheben, oder daß dasselbe statt für die Umgebung eines Punktes für die mehrerer Punkte, eines Kurvenstückes oder gar eines Flächenstückes gilt, wenn diese bevorzugten Gebiete nur nicht an den Erststrahler (Primärstrahler) heranreichen. Es ist auch durchaus nicht erforderlich, daß die P auf dem Luftweg erregt werden. Soll ein anderes Material verwendet werden, so ist bei der Anordnung jedoch: die verschiedene Ausibredtungsgeschwindigkeit zu berücksichtigen.

Durch. Vertauschung von Sender und Empfänger erhält man auf Grund desselben Erfindungsgedankens ein Empfangsverfahxen, bei dem vorzugsweise die Energie empfangen wird, die aus der Umgebung eines Punktes kommt, während andere Punkte verhältnismäßig schwächer am Empfang beteiligt sind. Vereinigt man beide Verfahren, so erhält man naturgemäß· besonders günstige Ergebnisse: durch Zusammenwirken der (räumlichen) Energiekonzentration beim¹ Senden und der (örtlichen) Energieauswahl beim-Empfang; doch muß betont werden, daß die Vereinigung beider Verfahren nicht notwendig ist, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.' Punktsenden und -empfangen können an sich, ganz getrennt voneinander angewandt werden.

Claims (4)

Patent-An Sprüche:

1. Einrichtung zum gerichteten Senden elektromagnetischer Energie nach einem Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Senders eine Anzahl punktförmige Widerstrahier erregen, die auf einer solchen Fläche angeordnet sind, daß die von den Widerstrahlem ausgehenden Wellen sich in einem Punkte phasengleich addieren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstrahier auf einer Fläche von elliptischem Querschnitt angebracht sind.

3. Einrichtung zum gerichteten Empfang elektromagnetischer Energie von einem Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl punktförmige Widerstrahler auf einer solchen Fläche angeordnet sind, daß nur die von dem Sendepunkt kommenden Wellen sich am Empfangspunkt phasengleich addieren.

4. Einrichtung zur Übermittlung elektromagnetischer Energie, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und einer Empfangseinrichtung nach Anspruch 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.