DE420568C - Luftleiter fuer gerichtete drahtlose Telegraphie und Telephonie, insbesondere mit kurzen Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftleiter für drahtlose Zeichengebung, der besonders für den Gebrauch kurzer Wellen geeignet ist.

Es ist ein gerichtetes System bekanntgeworden, bei dem ein Luftleiter im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors angeordnet ist, der aus zwei oder mehreren Sätzen von in einer parabolischen Fläche liegenden Leitern besteht, wobei jeder Leiter mit dem Luftleiter abgestimmt ist. Um eine wirklich scharf gerichtete Wirkung mit einem solchen System zu erzielen, ist es nötig, daß die Abmessungen des Reflektors sehr groß, sowohl in horizontaler wie in vertikaler Richtung, verglichen mit der Wellenlänge, sind. Zudem ist es nicht leicht, den Reflektor, wenn er einmal errichtet ist, zu vergrößern.

Gemäß der Erfindung besteht das Luftleitersystem aus einer Anzahl von vertikalen Drähten im Abstand eines Bruchteils der Wellenlänge voneinander in einer Ebene, die im rechten Winkel zur gewünschten Wirkungsrichtung liegt. Die Drähte sind oben und unten miteinander verbunden, und jeder Leiter ist zusammen mit den Drähten, die ihn oben und unten mit dem nächsten verbinden, auf die benutzte Wellenlänge abgestimmt.

Die wirkliche Länge hängt ab von dem Abstand und in gewissem Maße von der Zahl der gebrauchten vertikalen Leiter.

Solch ein Luftleitersystem kann unbe-

schränkt ausgedehnt werden, ohne merklich die Abstimmung zu beeinflussen. Wenn man das System mehrmals so lang macht als die Länge der benutzten Welle, kann ein sehr scharfes Senden oder Empfangen in einer horizontalen Ebene erhalten werden, wohei der Richteffekt eine Funktion des Verhältnisses der Länge des Systems zur Wellenlänge ist. Übrigens kann man durch Anordnung ίο zweier oder mehrerer Systeme übereinander und Speisung derselben aus einer gemeinsamen Quelle scharfe Richtwirkungen in der vertikalen Ebene erhalten.

Abb. ι der Zeichnung veranschaulicht solch ein System. Die horizontalen Drähte c, d, e und / bilden mit den sie verbindenden vertikalen Drähten zwei übereinander liegende Luftleitersysteme. Sie werden von den beiden Masten oder Türmen A und B getragen.

Jedes der verbundenen Luftleitersysteme c, d und e, f befindet sich in Abstimmung in der vertikalen Richtung mit der Sende- oder Empfangswelle. Die beiden Systeme sind elektrostatisch durch die kleinen Kondensatoren k zwischen den horizontalen Drähten d und e miteinander gekoppelt. Praktisch reicht die Kapazität zwischen den Drähten d und c als Kopplungskapazität aus. Es können zwei, drei und mehrere Systeme übereinander angewandt werden, wobei jedes mit dem darüberliegenden elektrostatisch oder auf äquivalente Weise gekoppelt ist.

Schwingungen, die in einem der Systeme hervorgerufen werden, erzeugen dann Schwingungen in den Systemen darüber und darunter. Die Länge der vertikalen Glieder und die Kopplungskapazitäten sollen so bemessen werden, daß die Ströme in jedem System in derselben Phase sind.

Solch ein Luftleitersystem kann in vertikaler und horizontaler Richtung erweitert werden, ohne merklich die natürliche Abstimmung desselben zu beeinflussen. Wenn es in der richtigen Weise von einem Sender gespeist wird, sind die Ströme in allen vertikalen Gliedern desselben in derselben Phase, und der Luftleiter ergibt zwei Strahlungen in entgegengesetzten Richtungen, und zwar in rechten Winkeln zur Ebene des Systems. Die Konzentration der Strahlung ist eine einfache Funktion der Abmessungen des Luftleiters in beiden Richtungen, der vertikalen und der horizontalen.

Es ist wünschenswert, daß keine Schwingungen in dem Luftleiter in horizontaler Richtung zustande kommen, da diese einen Energieverlust darstellen. Der Luftleiter wird daher zweckmäßig in Einzelteile durch Einfügung von Unterbrechungen in die horizontalen Drähte unterteilt; Widerstände r in den horizontalen Gliedern unterdrücken diese Schwingungen.

Es hat sich gezeigt, daß es bei einem Luftleiter, der groß ist im Vergleich zur Wellenlänge, wichtig ist, um Ströme in allen vertikalen Gliedern von wesentlich derselben Phase und Intensität zu erzeugen, die Energie an einer Anzahl von Punkten gleichzeitig zuzuführen. Die Speisepunkte sollten nicht weiter als eine Wellenlänge voneinander liegen, vorzugsweise werden sie eine halbe Wellenlänge voneinander angeordnet.

Die elektromotorischen Kräfte, die an jedem - Speisepunkt aufgedrückt werden, müssen alle dieselbe Phase und Intensität haben. Dies wird erreicht, wenn ein Kabel von jedem Speisepunkt zum Generator gelegt und dafür gesorgt wird, daß die Länge aller dieser Kabel die gleiche ist.

Abb. 2 zeigt eine Anordnung zur Speisung des Systems. / ist der untere horizontale Draht des Luftleiters wie in Abb. 1. A₁B₁C und D sind gleich weit entfernte Speisepunkte, die je durch einen Kondensator und die Sekundärwicklung eines Transformators mit der Erde oder einem Gegengewicht verbunden sind. Die Primärwicklungen der Transformatoren a, b, c und d sind je mit einem Kabel verbunden. Getrennte Kabel gleicher Länge bzw. elektrisch äquivalenter Länge können gebraucht werden, oder die Kabel können, wie Abb. 2 zeigt, paarweise oder gruppenweise verbunden sein, jedoch so, daß die Länge von jedem Transformator zum Generator dieselbe ist. Es ist für eine gute Wirksamkeit nötig, daß keine Reflexion der vom Generator durch durch die Kabel übertragenen Schwingungen an den Speisepunkten stattfindet. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Über-Setzungsverhältnis der Transformatoren so gewählt wird, daß der effektive Widerstand jedes von einem Transformator gespeisten Teiles des Luftleiters, bezogen auf das Kabel, gleich dem kritischen Widerstand ist, der an den Kabelenden zur Verhinderung der Reflexion erforderlich ist. Unter diesen Umständen kann keine Reflexion stattfinden und keinerlei stehende Wellen kommen in den Kabeln zustande.

Es hat sich gezeigt, daß Kabel, die aus parallelen Leitern, ähnlich einem Lechersystem bestehen und in eine metallische Hülle eingeschlossen sind, am besten, sind und eine sehr gute Wirkung ergeben. Es ist manchmal zwekmäßigj die Transformatoren in der Mitte der vertikalen Teile des Luftleiters einzu- " schalten, und wenn der Widerstand des Luftleiters gleich oder annäherend gleich dem kritischen Widerstand des Kabels ist, kann das Kabel direkt in die vertikalen Glieder eingeschaltet werden, ohne Zuflucht zu Transfer-

matoren nehmen zu müssen. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren können schließlich auch zwischen die Abschnitte des Luftleiters eingeschaltet werden, z. B. zwischen die Drähte d und e, Abb. 1.

Zwei Luftleitersysteme gemäß Abb. 1 können in parallelen Ebenen eins hinter dem anderen und im Abstand einer viertel Wellenlänge oder eines ungeraden Vielfachen einer viertel Wellenlänge angeordnet werden. Wenn das eine als Sender gebraucht wird, wirkt das andere wie ein Reflektor; man erzielt auf diese Weise ein einseitig gerichtetes Senden oder ebensolchen Empfang mit jedem gewünschten Grad der Konzentration. In dieser Kombination kann der Sendeluftleiter niedriger sein als der reflektierende Luftleiter. Da der letztere keinerlei Energiespeiseanordnungen gebraucht, kann er vertikal leicht über verschiedene Wellenlängen ausgedehnt werden, und es kann daher große Konzentration in vertikaler Richtung erhalten werden. Eine mögliche Anordnung besteht aus einem Sendeluftleiter von geringer Höhe im Vergleich zur Wellenlänge in Verbindung mit einem Reflektor, der hoch ist, verglichen mit der Wellenlänge, und in der Form einer zylindrischen Parabel angeordnet ist, deren Brennlinie horizontal liegt und mit dem Sendeluftleiter zusammenfällt.

Als praktische Angabe für die Dimensionierung des beschriebenen Luftleitersystems und der damit erhaltenen Resultate diene folgendes Beispiel:

Für einen Luftleiter gemäß Abb. 1 ergibt sich, daß ein praktischer horizontaler Abstand zwischen den vertikalen Gliedern ein Achtel der Wellenlänge ist und daß der hierzu passende Abstand zwischen den horizontalen Leitern, d. h. der Abstand c, d oder e, f (Abb. 1) ungefähr ein Drittel der Wellenlänge beträgt. Beim Gebrauch eines Sendeluftleiters und eines Reflektors ergibt sich, daß bei einem Luftleiter von einer Fläche gleich der Wellenlänge im Quadrat, die in einer Richtung im rechten Winkel zum Luftleiter ausgestrahlte oder empfangene Energie zehnmal so groß ist als die durch einen gewöhnlichen Luftleiter ausgestrahlte oder empfangene Energie, der dieselbe Totalenergie hat. Für Luftleiter von einer Fläche, größer als die Wellenlänge im Quadrat, ist die Wirkung praktisch porportional der Fläche.

Ein Luftleiter von zehn Quadratwellenlängen gibt hundertmal die Energie in der gewünschten Richtung und empfängt aus dieser Richtung hundertmal die Energie, die ein gewöhnlicher Luftleiter empfängt. Die Kombination sowohl an der Sende- wie an der Empfangsstation von Luftleitern von zehn Quadratwellenlängen mit Reflektoren gibt zehntausendmal die Energie, die mit gewöhnlichen Luftleitern erhalten wird. Wenn die Luftleiter eine Wellenlänge hoch und zehn Wellenlängen breit sind, wird praktisch keine Energie ausgestrahlt oder empfangen außerhalb eines Winkels von 5 bis y° aus der Verbindungslinie der Stationen.

Claims (7)

1. P ATENT-A N SPRÜCHE:

   i. Luftleiter für gerichtete drahtlose

   Telegraphie und Telephonic, insbesondere mit kurzen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene rechtwinklig zur Sende- oder Empfangsrichtung eine Anzahl vertikale Leiter angeordnet sind, die untereinander durch horizontale Leiter verbunden sind und jeder vertikale Leiter zusammen mit den Drähten, die ihn oben und unten mit dem nächsten Leiter verbinden, auf die benutzte Wellenlänge abgestimmt ist.
2. 2. Luftleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß mehrere aus vertikale^ durch horizontale Drähte verbundenen Leitern bestehende Systeme übereinander angeordnet und miteinander gekoppelt sind.
3. 3. Luftleiter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstände an Punkten längs der horizontalen Drähte angeordnet sind, um Schwingungen in horizontaler Richtung im Luftleiter zu verhindern.
4. 4. Luftleiter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem System die Schwingungsenergie an einer Anzahl symmetrisch gelegener Punkte gleichzeitig und in gleicher Phase zugeführt wird.
5. 5. Luftleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung durch ein Kabelsystem erfolgt, das zwischen den einzelnen Speisepunkten und dem Generator elektrisch äquivalente Längen aufweist.
6. 6. Luftleiter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flächensysteme in parallelen Ebenen so hintereinander angeordnet sind, daß das eine als wirksamer Luftleiter, das andere als Reflektor dient, um einseitig gerichtete Wirkung zu erzielen.
7. 7. Luftleiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorsystem eine größere Flächenausdehnung besitzt als der wirksame Luftleiter.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.