DE414497C - Anordnung zur Verminderung elektrostatischer Stoerungen bei Empfangsanordnungen der drahtlosen Nachrichtenuebermittlung - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Anordnung zur Verminderung elektrostatischer Störungen bei Empfangsanordnungen der drahtlosen Nachricht ^Übermittlung. Diese neue Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die atmosphärischen Störungen und die Zeichenwellen durch mehrere mit Ridhtungseigenschaften ausgestattete Antennen aufgenomimen werden, die um¹ einen beträchtliehen Bruchteil einer Wellenlänge in Richtung nach der Sendestation zu räumlich getrennt und nach dieser hin gerichtet sind, und daß die Empfangswirkungen dieser Antennen so kombiniert werden, daß die Ein- flüsse der atmosphärischen Störungen ausgeglichen und die Einflüsse der Zeichenwellen verstärkt oder doch aufrechterhalten werden.

Die Erfindung gründet sich auf die Beobachtung des Erfinders, daß die Wellen stauscher Elektrizität sich praktisch jedenfalls so verhalten, als ob sie von oben her kämen und somit in etwa der gleichen wagerechten Ebene befindliche Leiter wesentlich gleichzeitig erreichten.

Die gleichzeitigen Wirkungen in den Leitern werden also erfindungsgemäß subtraktiv, die zeitlich aufeinanderfolgenden Wirkungen aber additiv kombiniert.

Von allen bekannten, äußerlich teilweise ,ähnlichen Anordnungen untersicheidet sieih! die Anordnung gemäß der Erfindung in erster

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Linie, wie oben erwähnt, durch die Verwendung gerichteter Systeme zur Ausschaltung der elektrostatischen Störungen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sehe matisch dargestellt.

Abb. ι ist ein Schaltschema der Empfangsanordnung nach der Erfindung.

Abb. 2 zeigt eine abgeänderte Anordnung, ίο bei welcher eine andere Antennenform und eine andere Einstellvorrichtung benutzt und eine Kopplungsneutralisiervorrichtung verwendet ist.

Abb. 3 zeigt die bevorzugte Anordnung des Empfangsapparates relativ zum Sendeapparat. Die beiden Schleifenantennen A₁ Ä (Abb. ι und 3) liegen im wesentlichen miteinander und mit der Sendestation T in einer Ebene. Leiterpaare B₁ B' führen von den Antennen zur vorteilhaft in der Mitte zwischen ihnen liegenden Empfangsstation und werden vorzugsweise von Masten (Abb. 3) in gleichem Abstand über der Erde getragen. Auch ist der gegenseitige Abstand der Drähte jedes: Paares vorzugsweise gleichbleibend.

Jeder der Leiter B, B' kann Abstimminduktanzen C₁ C enthalten, von welchen Verbindungen mit veränderlicher Kapazität zu einem Apparat führen, in welchem die "Wirkungen in der oben angedeuteten Art kombiniert werden. Dieser hat Spulenpaare D₁ D' in Verbindung mit den Spulen C₁ C. Der Stromkreis wird durch einen veränderlichen Kondensator E, E' vervollständigt. Dies ergibt eine besonders vorteilhafte symmetrische Anordnung.

Statt für jeden Antennenstromkreis einen einzigen Kondensator in der gezeichneten Lage vorzusehen, könnte der Kondensator auch irgendwo anders in den Leitungsdrähten liegen, oder es könnten zwei Kondensatoren, je einer in einem jeden Leiter, verwendet werden.

Die Spulen jedes Paares D₁ D' können veränderlichen Abstand besitzen und können kreisförmig, viereckig o. dgl. sein.

In dem von den Spulen D₁ D' beeinflußten Räume ist vorteilhaft um eine zu den Ebenen der Spulen D₁ D' parallele Achse eine Spule F drehbar, die von den Kraftfeldern der Spulen D₁ U beeinflußt wird und mit den Detektorstromkreisen und Anzeigesitromkreisen verbunden ist. Bei geeigneter Verbindung der Spulen und Einstellung der Winkellage der Spule F neutralisieren sich die elektrostatischen Störungen bzw. werden ihre Wirkungen in der Spule F subtraktiv kombiniert, während die auf den Zeichen beruhenden Wirkungen so kombiniert werden, daß ein resultierender Strom in der Spule erzeugt wird. So gelingt eine fast vollständige Ausschaltung der schädlichsten Arten elektrostatischer Störungen.

Die in den beiden Antennen durch, diese Störungen erzeugten elektromotorischen Kräfte scheinen, wie erwähnt, wesentlich in Phase zu sein, und bei geeigneter Einstellung der Konstanten des Stromkreises sind die Ströme ebenfalls in Phase. Diese erzeugen daher in den Spulen· D₁ D' ein magnetisches Feld mit wesentlich fester Richtung. Die • aufgenommenen Zeichen aber erzeugen Ströme von verschiedener Phase, die in den Spulen D₁ D' ein resultierendes rotierendes oder ein ortsfestes magnetisches Feld rechtwinklig zum Felde der elektrostatischen Störungen entsprechend der Phasendifferenz, zwischen den Strömen erzeugen. Dadurch, daß man die Spule F in der Ebene des auf den elektrostatischen Störungen beruhenden FeI-des anordnet, wird die Wirkung der Störungen auf die Spule F neutralisiert, während das aufgenommene Zeichen, eine resultierende Wirkung ergibt. Bei Drehung der Spule F aus der Lage, bei der ihre Ebene der des Störungsfeldes parallel ist, in eine Lage rechtwinklig dazu wächst der Einfluß der Störungen von einem Mindestbetrage zu einem Höchstbetrage, da bei der letzteren Stellung die Störungen die Spule F kumulativ beeinflüssen. ■

Ist die Phasendifferenz der Zeichenströme nicht 18 0°, dann ist die die größte Zeichenstärke ergebende Stellung der Spule F nicht die Stellung der geringsten Störungswirkung, aber letztere Stellung ergibt noch einen erheblichen Prozentsatz der größten erreichbaren Zeichenstärke.

Deir von Mitte zu Mitte der Schleifen gemessene Abstand der Antennen A₁ A' ist innerhalb weiter Grenzen beliebig, solange er nur genügt, um eiine merkliche Phasendifferenz zwischen den resultierenden elektromotorischen Kräften und ein resultierendes magnetisches (oder elektrostatisches) Feld zu ergeben, das benutzbar ist, um detektierbare Zeichenströme zu schaffen, ohne einen unpraktischen Grad von Verfeinerung in Bau oder Bedienung zu erfordern. Vorzugsweise beträgt der Abstand eine halbe Wellenlänge, da dann die Zeichenströme genau entgegengesetzte Phase haben, so daß, wenn die Stromkreise so geschaltet sind, daß die elektrostatischen Wirkungen sich entgegenwirken, die Zeichenwirkungen sich addieren, um ein stationäres magnetisches Feld wechselnder Polarität zu erzeugen, um die Spule F des örtlichen Stromkreiseist zu beeinflussen. Ist der Abstand kürzer, so setzen sich die Wirkungen geometrisch zusammen und bilden ein resultierendes Drehfeld, das wesentlich, gleichförmig ist, wenn der Abstand ein

Viertel einer Wellenlänge beträgt, aber ein sogenanntes elliptisches Feld ist, wenn, der Abstand von diesem Wert abweicht. Die größte Wirkung wird erzielt, wenn die Ebene der Spule F rechtwinklig zur Richtung der größeren Achse der Ellipse steht. Ein Drehfeld wird nur eben bei der sogenannten »Goniometer«-Anordnung nach Abb. 2 erzielt, woselbst die Spulen Z>, D' rechtwinklig s.te-

io_# hen, und ist nicht wesentlich, dodhi hat sich eine solche Anordnung praktisch gut bewährt.

Diese Anordnung kann daher auch zum Ermitteln der Ursprungsrichtung von Wellen dienen, indem man diejenige Winkels teilung der Spule F feststellt, welche die größte Zeichenstärke ergibt. Aus dem bekannten Abstande der Antennen, der beobachteten Wellenlänge und der die größte Zeichenstärke ergebenden Lage der Spule F kann, die Herkunftsrichtung des aufgenommenen Zeichens berechnet werden.

Die Spule F (Abb. 1) ist durch Belastungsinduktanzen G, den Kondensator H und die Kopplungsspule / mit dem Detektor verbunden. Hier ist dieser Stromkreis F, O, H, I auf die Frequenz des ankommenden Zeichens abgestimmt.

Die z. B. als Detektor dienende Kathodenröhre M ist mit dem Schwingungskreise /, K verbunden, der mit der Spule / gekoppelt ist. Außer dem üblichen Anodenstromkreise P, Q, R, S ist ein Schwingkreis P, U₁ W, S vorhanden. Diese Anordnung kann für gedämpfte oder ungedämpfte Zeichenwellen verwendet werden.

Im Betriebe ist es erwünscht und bei starken elektrostatischen Störungen manchmal wichtig, daß die Antennen wesentlich gleich in Wellenlänge und Dekrement sind und daß die Konstanten in solcher Beziehung stehen, daß die in den Antennen fließenden Ströme in wesentlich genaue Phase gebracht werden, d.h. also, daß die Stromverteilung in den verschiedenen Antennen wesentlich gleich ist. Die Induktanzen C, C und Kondensatoren E dienen zu. den gewünschten Einstellungen. Gewöhnlich genügt es nicht, die Antennen nur auf dieselbe Wellenlänge einzustellen, vielmehr kann dies unter Umständen die elektrostatischen Störungen nur wenig· vermindern. Dadurch aber, daß man unter wesentlicher Beibehaltung der Wellenlänge das Verhältnis der Konstanten und die Kopplung ändert, kann man die Störungen oft beseitigen oder doch stark verringern, und zwar durch relativ geringe Änderung der Einstellung. Der Einstellbereich für beste Ergebnisse isit eng, bleibt aber, einmal er-

ßo mittelt, bestehen, so daß nur geringe oder gar keine Hantierungen erforderlich sind, um ihn beizubehalten. Die Benutzung veränderlicher Elemente in jeder Antenne zwecks Veränderung von Induktanz und-Kapazität ist zweckmäßig.

Auch ist die Verwendung eines Zwischen-Stromkreises nach Art des gezeichneten nicht unbedingt nötig, sondern nur vorteilhaft. Ferner können statt der gezeichneten Anordnung für die Kombination der Stromkreise der beiden Antennen auch andere Mittel verwendet werden, welche die Kombination der Zeichenwirkungem gestatten, um einen ortsfesten Feldeffekt oder Drehfeldeffekt zu erzeugen, dabei aber eine Gegeneinanderschaltung der auf den elektrostatischen Erscheinungen benähenden Wirkungen ermöglichen. Nach Abb. 2 wird 'eine andere Art der Antennen und der Verbindung der Einstellvorrichtungen und ein weiteres Mittel zur Verringerung der eilektrostatischeni Störungen unter erheblicher Verbesserung der Wirkung verwendet.

Die Antennen A, Ä bestehen hier je aus mehreren voneinander isolierten etwa senkrechten Drahtwindungen. Bei sonst gleicher Wirkung werden hier bei gleichen Abmessungen stärkere elektromotorische .Kräfte erzeugt bzw. kann man eine ausreichende elektromotorische Kraft mit einer kleineren Schleife erzielen.

Die Spulen C, C sind hier vorzugsweise so groß, daß sie stets annähernd gleich der gesamten Induktanz der Schleifenantennen sind. Ferner sind die Kondensatoren E, E' parallel zu den Antennenschleifen statt in Reihe dazu geschaltet. Diese Schaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Einführungsdrähte lang sind, oder wenn Wellen von kürzerer Länge als der normalen aufzunehmen sind.

Die Anordnung der Einstellmittel nach Abb. 2 bedeutet in ihrer Wirkung eine Unterteilung der Gesamtinduktanz des Antennen-Stromkreises in zwei annähernd gleiche parallel geschaltete Induktanzen, wodurch die Gesamtinduktanz auf die Hälfte derjenigen der Antennen allein verringert wird, sowie fer- ■ ner den Zusatz der Kapazität des Kondensators E als eine parallel zur Kapazität der Leiter geschaltete Kapazität. Sind die Leiter ! lang, dann ist ihre gegenseitige Kapazität ^: beträchtlich, was bei der Anordnung nach Abb. ι nachteilig ist. Die Leiter sollten daher

nicht zu nahe aneinanderliegen. Gemäß Abb. 2 ist diese Kapazität nicht nachteilig, ! solange die Gesamtkapazität des Antennen- ; Stromkreises nicht zu groß ist, um einen ge- ! nügenden Einstellbereich, im Kondensator E zu gestatten.

Irgendeine Antennenform der beiden beschriebenen, kann mit irgendeiner der beiden

Anordnungen der EmsteUvorrichtungen zusammen benutzt werden.

Die obigen Anordnungen ergeben wesentlich vollständige Freihielt von den eiektrostatischen Störungen der zischenden oder sausenden Art, die am¹ meisten überwiegt und stört. Wenn aber die explosive Art dieser Störungen vorhanden ist, dann bleibt manchmal auch bei sorgfältigster Einstellung noch ίο so viel Störungsrückstand., daß eine gute Aufnahme schwierig wird.

Die Versuche, des Erfinders' scheinen anzuzeigen, daß dieser Rückstand nicht oder doch nicht erheblich auf wagerechten Komponenten in den elektrostatischen Wellen oder auf harmonischer Schwingung in den Antennen beruht, sondern eher auf der natürlichen Kopplung zwischen den beiden Antennen. Von dieser Annahme ausgehend, hat der Erfinder festgestellt, daß man durch Beseitigung oder Verminderung der natürlichen Kopplung zwischen den Antennen auch die explosive Art der statischen Störungen so gut wie vollständig ausschalten kann. Abb. 2 stellt ein Mittel hierzu dar. Hier bilden die Spulen X₁ X' zwischen den beiden Antennenstromkreisen eine Kopplung, welche der natürlichen Kopplung zwischen den beiden Schleifen wesentlich gleich und entgegengesetzt ist. Soweit die Versuche des' Erfinders gezeigt haben, führen die Leiter der beiden Antennen bei der oben beschriebenen Anordnung keine merkliche Störung herbei, und durch Ausmerzung der natürlichen Kopplung zwischen den Schleifen durch entgegengesetzte Kopplungsmittel wie die beiden Spulen X₁ X' kann man die gewöhnlichen Formen der elektrostatischen Störungen so gut wie vollständig ausschalten.. Die hier beschriebene Goniometeranordnung hat sich besonders bewährt, wahrscheinlich, weil ihre Spulen D₁ D' rechtwinklig zueinander stehen und daher die Kopplung der beiden Antennenkreise miteinander nicht direkt beeinflussen. Da die Kopplung dieser Spulen mit der Spule F verhältnismäßig lose sein kann und soll, so kann auch die Kopplung zwischen den beiden Antennen auf Grund der gegenseitigen Beziehung der Spule F schwach gehalten werden. Die Spulen X₁X' können daher dazu benutzt werden, einen so gut wie vollständigen Ausgleich der Kopplung zwischen den Schleifenantennen zu bewirken.

Die Spulen X₁ X' sind bei behebigen Antennenarten verwendbar.

Soweit hier das Wort »subtraktiv« benutzt wird, soll es eine solche Kombination der Wirkungen von elektrostatischen oder sonstigen Störungen bedeuten, daß das Bestreben entsteht, ihren Einfluß auf den Detektor auf den NuUwart oder einen Minimalwert mit oder ohne Verwendung eines oder .mehrerer örtlicher Stromkreise zu bringen. Entsprechend soll das Wort »kumulativ« oder »additiv« 'eine Kombination der durch die erwünschte Energie hervorgerufenen Wirkungen im Sinne der Erzeugung und Verstärkung einer Einwirkung auf den Detektor bedeuten.

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Anordnung zur Verminderung elektrostatischer Störungen bei Empfangsanordnungen dar drahtlosein Nachrichtenübermittlung, dadurch gekennzeichnet, daß die atmosphärischen Störungen und die; Zeichenwellen, durch mehrere mit Ridhtungseigenschaften ausgestattete Antennen aufgenommen werden, die. um- einen beträchtlichen Bruchteil einer Wellenlänge in Richtung nach dar Sendestation zu räumlich getrennt und nach dieser hin gerichtet sind, und daß dia Empfangswirkungen dieser Antennen so kombiniert werden, daß die Einflüsse dar atmosphärisehen Störungen ausgeglichen, und die Einflüsse der ZeichenweUen, verstärkt oder doch aufrechterhalten werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gerichtete Antennen Rahmenantennen dienen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitten, der beiden Rahmenantennen annähernd eine halbe Wellenlänge; voneinander entfernt sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsapparat in der Mitte zwischen den beiden Rahmenantennen angeordnet ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jede der Antennen eine Spule eines Radiogoniometers angeschlossen ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichniet, daß die Antennen gleich abgestimmt sind, und zwar vorzugsweise auf die Zeichenfrequenz.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichniet, daß in den Leitern von der Antenne zum¹ Empfangsapparat Ab-Stimmvorrichtungen symmetrisch angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.