DE429925C - Receiving device for wireless communication - Google Patents
Receiving device for wireless communicationInfo
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Description
DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE
AUSGEGEBEN AM 5. JUN11926ISSUED ON 5 JUN11926
REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE
PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING
- M 429925 KLASSE 21a4 GRUPPE- M 429925 CLASS 21a 4 GROUP
(R 50563(R 50563
Radio Corporation of America in New York.Radio Corporation of America in New York.
Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 12. Juli 1918 beansprucht.According to the Union Treaty of June 2, 1911, priority is due to this application of the application in the United States of America dated July 12, 1918.
Die Erfindung bezieht sich auf Empfangsstationen für drahtlose Verständigung mit mehrerer! Schleifenantennen, die wesentlich in der Hauptfortpflanzungsrichtung der Zeichengebung liegen.The invention relates to receiving stations for wireless communication with several! Loop antennas, which are essential in the main direction of propagation of the signaling lie.
Nach älteren Vorschlägen des Erfinders wird bei solchen Stationen der Einfluß der atmosphärischen Störungen dadurch stark vermindert, daß die Empfangswirkungen dieser Antennen so kombiniert werden, daß dieAccording to older proposals of the inventor, the influence of the atmospheric disturbances are greatly reduced by the fact that the reception effects of these Antennas are combined so that the
atmosphärischen Störungen ausgeglichen und die Zeichenwellen verstärkt oder doch aufrechterhalten werden.atmospheric disturbances are balanced and the waveforms are amplified or at least maintained will.
Die dort verwendeten Schleifenantennen liegen um einen beträchtlichen Bruchteil einer Wellenlänge auseinander und sind durch lange Leiter mit dem zentralen Aufnahmeapparat verbunden. Diese langen Leiter haben besonders bei sehr großen Wellenlängen Schwierigkeiten ergeben und sollen nach der Erfindung vermieden werden. Zu diesem Zweck erhalten gemäß der Erfindung die wagerecht in diametral zueinander entgegengesetzten Richtungen verlaufenden Schleifenantennen eine sehr beträchtliche, einen groß en Bruchteil einer Wellenlänge ausmachende Länge. Sie sind ebenso wie die Schleifenantennen bei den eingangs erwähnten Anordnungen mit einer Ausgleichsvorrichtung so gekuppelt, daß die Wirkungen der atmosphärischen Ströme auf den Empfangsapparat sich aufheben.The loop antennas used there are around a considerable fraction of one Wavelength apart and are through long conductors with the central recording apparatus tied together. These long conductors have difficulties especially at very long wavelengths result and should be avoided according to the invention. Received for this purpose according to the invention, the horizontally in diametrically opposite directions running loop antennas a very sizeable, a large fraction of a Length determining the wavelength. They are just like the loop antennas at the entrance mentioned arrangements coupled with a balancing device so that the effects of atmospheric currents on pick up the receiving set.
Mit besonderem Vorteil erhalten dabei die Antennen eine zu ihrer Länge relativ geringe Höhe.It is particularly advantageous that the antennas are given a length that is relatively small in relation to their length Height.
Vorzugsweise sind dabei durch gleichmäßige Verteilung der elektrischen Konstanten natürliche Reflexionspunkte in den Antennen vermieden, während andererseits ein künstlicher Reflexionspunkt durch eine örtlieh zusammengefaßte Impedanz geschaffen wird. Dadurch wird die Schärfe des Empfanges günstig beeinflußt.Preferably, the electrical constants are evenly distributed natural reflection points in the antennas avoided, while on the other hand an artificial reflection point by a local pooled impedance is created. This increases the sharpness of the reception favorably influenced.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt:In the drawing are exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown schematically:
Abb. ι ist eine Anordnung mit zwei sehr langen wagerechten Schleifenantennen,Fig. Ι is an arrangement with two very long horizontal loop antennas,
Abb. 2 eine Ausführung, bei welcher Leitungsinduktanzen in die Schleifen eingeschaltet sind.Fig. 2 shows an embodiment in which line inductances are switched into the loops are.
Abb. 3 ist eine Ausführung mit abgeänderten Stromkreisen auf der Empfangsstation. Abb. 4 bis 8 sind Ausführungen von langen Schleifenantennen mit einer einzigen Windung. Fig. 3 is a version with modified circuits on the receiving station. Figures 4 through 8 are designs of long loop antennas with a single turn.
Abb. 9 bis 14 sind Anordnungen von Schleifenantennen mit mehreren Windungen. Abb. 15 bis 18 einschließlich sind Anordnungen mit dreieckigen Schleifen mit abgestuften Konstanten.Figs. 9-14 are multiple turn loop antenna arrangements. Figs. 15 through 18 inclusive are arrangements of triangular loops with stepped Constants.
In der Empfangsstation A (Abb. 1) ist der Empfangsapparat untergebracht. Mehrere lange Schleifenantennen B (hier zwei) verlaufen im wesentlichen in horizontaler Richtung an Masten oder Pfählen in entgegengesetzten Richtungen von der Station A, vorzugsweise in derselben Ebene oder doch in wesentlich parallelen Ebenen zu der Hauptaufnahmerichtung. Die Punktierung deutet fio an, daß die Schleifen langer sind, als auf der Zeichnung maßstäblich darstellbar. Beispielsweise haben die Pfähle C eine Länge von etwas über 1 m und die Schleifen etwa ι m senkrechte Höhe. Die Höhe der Schleifen ist somit relativ zur Länge gering, die einen erheblichen Bruchteil der Wellenlänge der aufzunehmenden Zeichen betragen 'soll. Solche Schleifen wurden mehr als 2700 m lang ausgeführt, so daß also die Gesamtlänge zwischen den äußeren Enden der Schleifen über 5400 m beträgt, und der wirksame Abstand der Schleifen von den Mitten aus gemessen für eine Welle von 6000 m ungefähr eine halbe Wellenlänge beträgt.The receiving device is housed in receiving station A (Fig. 1). Several long loop antennas B (here two) run essentially in the horizontal direction on masts or piles in opposite directions from station A, preferably in the same plane or at least in planes substantially parallel to the main recording direction. The dots indicate that the loops are longer than can be shown to scale on the drawing. For example, the posts C have a length of a little over 1 m and the loops about ι m vertical height. The height of the loops is thus small relative to the length, which should be a considerable fraction of the wavelength of the characters to be recorded. Such loops were made more than 2700 m long, so that the total length between the outer ends of the loops is more than 5400 m, and the effective distance of the loops from the center is approximately half a wavelength for a wave of 6000 m.
Die Schleifen können aus Leitern D bestehen, die isoliert an den Pfählen C befestigt sind. Nach Abb. 1 verläuft die untere Leitung £ jeder Schleife dicht über der Erde und die obere Leitung F wesentlich senkrecht über dem Draht E. The loops can consist of conductors D which are insulated and attached to the posts C. According to Fig. 1, the lower line £ of each loop runs close to the ground and the upper line F runs substantially perpendicularly over the wire E.
Die inneren Enden der Schleifen werden in die Empfangsstation vorzugsweise mittels bleiarmierter Kabel G eingeführt, deren Länge von etwa 15 bis 45 m klein gegenüber der Länge der Schleifen ist. Diese Bleikabel verhindern eine ungünstige direkte Beeinflussung des Empfangsapparates durch die Verbindungsleiter.The inner ends of the loops are preferably by means of the receiving station lead-armored cable G introduced, the length of which is small compared to about 15 to 45 m is the length of the loops. These lead cables prevent an unfavorable direct influence of the receiving apparatus through the connecting conductor.
An der Empfangsstation A wird wie bei der eingangs erwähnten älteren Anordnung ein Empfangsapparat verwendet, der die elektrostatische Störungsenergie ausgleicht und die Zeichen zurückbehält, z. B. ein Goniometer G' mit ortsfesten Spulen H und beweglicher Spule /, die bei K drehbar ist.At the receiving station A , as in the older arrangement mentioned above, a receiving apparatus is used that compensates for the electrostatic interference energy and retains the characters, e.g. B. a goniometer G ' with stationary coils H and movable coil /, which is rotatable at K.
Die Drähte der Kabel G sind mit den Spulen H des Goniometers durch die Umkehrschalter O verbunden, um zwecks Ermittlung der günstigsten Schaltung die Anschlüsse der Leiter an den Empfangsapparat beliebig vertauschen zu können. Die Leiter sind mit den Abstimmungsinduktanzen L versehen, und veränderliche Kondensatoren P sind in Reihe mit den festen Goniometerspulen H geschaltet. Auch liegt ein veränderlicher Kondensator P' in Reihe mit der beweglichen Goniometerspule /.The wires of the cable G are connected to the coils H of the goniometer by the reversing switch O, in order to be able to interchange the connections of the conductors to the receiving apparatus as desired in order to determine the most favorable circuit. The conductors are provided with the tuning inductances L and variable capacitors P are connected in series with the fixed goniometer coils H. A variable capacitor P 'is also in series with the movable goniometer coil /.
Empfängerstromkreise mit einer Dreielektrodenröhre V sind mit dem Stromkreis Q gekuppelt, der mit der Goniometer spule /110 durch den Umkehrschalter J? verbunden ist, damit man die Verbindungen zwischen den Empfängerstromkreisen und dem Goniometer umschalten kann. Der Stromkreis Q enthält auch vorzugsweise die Belastungsinduktanz 6" und die Koppelspule T. Die Röhre V ist mit dem Schwingungskreise a, b verbunden und hat außer dem üblichen Anodenstromkreis c, d, e, f den Schwingungskreis C1 g, h, f. Durch Einstellung des Goniometers können die Wirkungen der elektrostatischen Störungen aufgehoben, die Wirkungen der Zeichen aber soReceiver circuits with a three-electrode tube V are coupled with the circuit Q , which is connected to the goniometer coil / 110 by the reversing switch J? is connected so that you can switch the connections between the receiver circuits and the goniometer. The circuit Q also preferably contains the load inductance 6 ″ and the coupling coil T. The tube V is connected to the oscillation circuits a, b and, in addition to the usual anode circuit c, d, e, f, has the oscillation circuit C 1 g, h, f Setting the goniometer can cancel the effects of the electrostatic disturbances, but the effects of the signs do so
vereinigt werden, daß sie einen verstärkten Strom in den Empfängerstromkreisen erzeugen. be united that they generate an amplified current in the receiver circuits.
Die elektrischen Konstanten der Antennen sind so gleichförmig verteilt, daß natürliche Reflexionspunkte vermieden werden. Es ist aber erwünscht, wie unten noch näher erläutert, künstliche Reflexionspunkte durch Einschaltung örtlicher Induktanzen zu erzeugen, sofern die Länge der einzelnen Schleife einen beträchtlichen Bruchteil einer Wellenlänge beträgt.The electrical constants of the antennas are so uniformly distributed that natural Points of reflection are avoided. However, it is desirable, as explained in more detail below, create artificial reflection points by adding local inductances, provided the length of each loop is a sizeable fraction of a wavelength amounts to.
Der Erfinder hat annähernd rechtwinklige Schleifen von wesentlich gleichförmigen Abmessungen ausgeführt, wobei die Drähte wesentlich parallel laufen und die Schleifen etwa 300 m bis 2800 m lang sind. Der senkrechte Abstand zwischen den Drähten F und E beträgt etwa 45 cm bis 5 m. Der Abstand des unteren Drahtes E vom Boden schwankt zwischen einem sehr geringen Maße bis zu etwa 4 m. Ein größerer Abstand zwischen den Drähten E und F scheint günstiger zu sein. Die unteren Drähte E der Schleifen sollten nicht so dicht am Boden liegen, daß sich eine hohe Dämpfung ergibt. Der senkrechte Abstand zwischen den Drähten E und F kann aber beliebig sein.The inventor has made approximately rectangular loops of substantially uniform dimensions with the wires running substantially parallel and the loops about 300 m to 2800 m long. The vertical distance between the wires F and E is about 45 cm to 5 m. The distance of the lower wire E from the ground varies between a very small dimension up to about 4 m. A larger distance between the wires E and F seems to be more favorable . The lower wires E of the loops should not be so close to the ground that there is a high level of attenuation. The vertical distance between the wires E and F can, however, be arbitrary.
Da der wirksame Abstand zweier solcher entgegengesetzt verlaufender langer Antennen gleich dem Abstand zwischen ihren Mittelpunkten ist, so muß jede Schleife eine Länge von einer halben Wellenlänge haben, damit man einen wirksamen Abstand von einer halben Wellenlänge erhält. Die natürliche Wellenlänge solch einer Antenne ist sehr groß. Um die Schwingung einer solchen Antenne wirksam zu beherrschen und sie wirksam unterhalb ihrer Eigenschwingung abzustimmen, hat es sich als erwünscht gezeigt, vorzugsweise feste konzentrierte Leitungsinduktanzen U (Abb. 2) einzuführen.Since the effective distance between two such oppositely extending long antennas is equal to the distance between their centers, each loop must have a length of half a wavelength in order to obtain an effective distance of half a wavelength. The natural wavelength of such an antenna is very large. In order to effectively control the oscillation of such an antenna and to adjust it effectively below its natural oscillation, it has been shown to be desirable to introduce preferably fixed, concentrated line inductances U (Fig. 2).
Die Antennen nach Abb. 2 gleichen bis auf die Leitungsinduktanzen U den Antennen nach Abb. i. Z.B. hat sich bei einer etwa 1000 m langen Antenne nach Abb. 2 eine Leitungsinduktanz U in der Größe von 5 Millihenry für Wellenlängen zwischen 2000 und 8000 m als vorteilhaft erwiesen.The antennas according to Fig. 2 are identical to the antennas according to Fig. I, except for the line inductances U. For example, in the case of an approximately 1000 m long antenna according to FIG. 2, a line inductance U of the size of 5 millihenry has proven to be advantageous for wavelengths between 2000 and 8000 m.
Bei einer Schleife von etwa 2800 m Länge hat sich eine Induktanz U in der Größe von 32 Millihenry als wirksam gezeigt. Es scheint für sie keinen kritischen Wert zu geben; doch ist für jede Schleife und Wellenlänge ein besonders günstiger Betrag für die Größe der Leitungsinduktanzen festzustellen.In the case of a loop of about 2800 m in length, an inductance U of the order of 32 millihenry has been shown to be effective. There does not seem to be any critical value for them; however, a particularly favorable amount for the magnitude of the line inductances can be determined for each loop and wavelength.
Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Leitungsinduktanzen U in oder nahe der Mitte des oberen Schleifendrahtes F lagen.The best results were obtained when the line inductances U were in or near the center of the upper loop wire F.
Statt der Leitungsinduktanzen U können Kombinationen von Induktanz und Kapazität be.iutzt werden, oder der Draht kann geöffnet werden (Abb. 4 und 6).Instead of the line inductances U , combinations of inductance and capacitance can be used, or the wire can be opened (Fig. 4 and 6).
Wie schon angedeutet, liegt die Aufgabe der Leitungsinduktanz U im Oberdraht der Schleife darin, die Abstimmung zu ermöglichen. Bei Schleifenantennen, deren Länge etwa eine halbe Wellenlänge beträgt, kann man am besten abstimmen, wenn die Kondensatoren P (Abb. 2) parallel zwischen die Leiter geschaltet sind. Dabei sollten die Abstimmungsinduktanzen L in den Zweig der Schleifenantenne eingeschaltet werden, welcher dem die Leitungsinduktanz U enthaltenden Zweige j gegenüberliegt. Bis auf die Lage der Kon- ; densatoren P sind die Stromkreise des Empfangsapparates nach Abb. 2 gleich denen j nach Abb. 1, nur sind die Empfängerstromj kreise der Einfachheit halber weggelassen.As already indicated, the task of the line inductance U in the top wire of the loop is to enable the tuning. In the case of loop antennas, the length of which is about half a wavelength, tuning is best when the capacitors P (Fig. 2) are connected in parallel between the conductors. The tuning inductances L should be switched into the branch of the loop antenna which is opposite the branch j containing the line inductance U. Except for the location of the con-; Capacitors P , the circuits of the receiving apparatus according to Fig. 2 are the same as those j of Fig. 1, only the receiving circuits are omitted for the sake of simplicity.
Abb. 3 zeigt Stromkreise und Apparate an der Empfangsstation für Reihen- und Parallel-J abstimmung. Die1 Goniometerspulen H sind ι mit gewöhnlichen Schaltern W versehen, die [ in Abb. 3 geschlossen sind, weil die Kondensatoren P parallel zu den Leitern zwischen den Punkten 0, p und q, r durch die Doppelschalter s geschaltet sind. Wenn diese Schalter s entgegengesetzt umgeschaltet sind, so sind die Kondensatoren P in Reihe mit den Goniometerspulen H geschaltet, und dann go müssen die Messerschalter W offen sein. Induktanzen L und L' liegen in der Station in beiden Leitern von den Schleifen und können einzeln oder beide beliebig benutzt werden. Die einen Enden der Spulen sind zu den Umkehrschaltern O geführt, und von dort sind die Stromkreise mit den Goniometerspulen II verbunden, so daß der Anschluß der Leiter zum Empfangsapparat umgekehrt werden kann.Fig. 3 shows circuits and apparatus at the receiving station for series and parallel J voting. The 1 goniometer coils H are provided with ordinary switches W , which are closed [in Fig. 3 because the capacitors P are connected in parallel to the conductors between points 0, p and q, r by the double switches s . If these switches s are reversed, the capacitors P are connected in series with the goniometer coils H , and then the knife switches W must be open. Inductances L and L ' are in the station in both conductors of the loops and can be used individually or both as desired. One ends of the coils are led to the reversing switches O , and from there the circuits are connected to the goniometer coils II so that the connection of the conductors to the receiving apparatus can be reversed.
Das Empfangshaus A' nach Abb. 4 bis 8 enthält z. B. einen Empfangsapparat ähnlich dem nach Abb. 3.The reception house A ' according to Fig. 4 to 8 contains z. B. a receiving device similar to that of Fig. 3.
Die lange Schleifenantenne 2 nach Abb. 4 ist an den Enden 3 offen.The long loop antenna 2 according to Fig. 4 is open at the ends 3.
Statt die Schleifen wirklich zu öffnen, kann ein Kondensator 4 an jedem Ende eingeschaltet werden (Abb. 5).Instead of actually opening the loops, a capacitor 4 can be switched on at each end (Fig. 5).
Nach Abb. 6 sind die Schleifenantennen 5 in den oberen Zweigen bei Punkten 6 geöffnet. Diese Öffnungen brauchen aber nicht in der Mitte zu liegen.According to Fig. 6, the loop antennas 5 in the upper branches at points 6 are open. However, these openings do not have to be in the middle.
Die Schleifen 7 nach Abb. 7 ruhen auf etwaThe loops 7 according to Fig. 7 rest at about
! 6 m hohen Masten, wobei der untere Zweig! 6 m high masts, with the lower branch
' der Schleife etwa 4 m über dem Boden verläuft.'the loop runs about 4 m above the ground.
\ In Abb. 8 haben die Schleifen 10 einen j senkrechten Abstand von etwa 5 m zwischen \ In Fig. 8 the loops 10 have a perpendicular distance of about 5 m between
dem dicht über dem Boden verlaufenden unteren Draht 11 und dem oberen Draht 12.the lower wire 11 running close to the ground and the upper wire 12.
Die Schleifenantennen nach Abb. 9 bis 14 haben in ihrer ganzen Länge oder in einem Teil ihrer Länge mehrere Windungen. InThe loop antennas according to Fig. 9 to 14 have their entire length or in one Part of its length several turns. In
der langen tiefliegenden Schleifenantenne nach Abb. 9 ist durch die Ausführung der Schleife selbst eine örtliche Induktanz 15 geschaffen, die an beliebiger Stelle liegen kann. Nach Abb. 10 hat die Schleife 16 eine größere senkrechte Abmessung als nach Abb. 9.the long, deep loop antenna according to Fig. 9 is due to the design of the Loop itself created a local inductance 15, which can be anywhere. According to Fig. 10, the loop 16 has a larger vertical dimension than according to Fig. 9.
Die Schleifen 17 und 18 nach Abb. n und 12 haben mehrfache Windungen an den äußeren Enden statt in der Mitte. Die Abb. 13 und 14 zeigen niedrige und hohe Schleifen 19 und 20, die in ihrer ganzen Länge aus mehreren Windungen bestehen. Die Antennen nach Abb. 15 und 16 haben dank dreieckiger Form, d. h. gegeneinander geneigter Drähte, abgestufte Konstanten, d. h. abgestufte Kapazität und Induktanz pro Einheit der Schleifenlänge. Sie ergeben einen größeren wirksamen Abstand, als Schleifen mit parallelen Zweigen für eine bestimmte Gesamtlänge. Um z. B. einen wirksamen Abstand \ron einer halben Wellenlänge mit einer der Formen nach Abb, 15 bis 18 zu erzielen, scheint nur eine Antenne nötig zu sein, die etwas kürzer als drei Viertel der Länge einer paralleldrähtigen Antenne ist.The loops 17 and 18 of Figures n and 12 have multiple turns at the outer ends instead of in the middle. Figs. 13 and 14 show low and high loops 19 and 20, which consist of several turns over their entire length. The antennas according to Fig. 15 and 16 have, thanks to their triangular shape, ie wires inclined towards each other, graded constants, ie graded capacitance and inductance per unit of the loop length. They give a greater effective distance than loops with parallel branches for a certain total length. To z. B. to achieve an effective distance \ r of half a wavelength with one of the forms according to Fig. 15 to 18, only one antenna seems to be necessary, which is slightly shorter than three quarters of the length of a parallel-wire antenna.
In Abb. 15 haben die Schleifen 21 die Form rechtwinkliger Dreiecke, von denen je eine Kathete 22 senkrecht steht und bis auf etwa 9 m Höhe ragt. Diese Höhe ist aber beliebig und kann auch weit größer sein. Der Scheitel 23 jeder Schleife befindet sich neben der Station A', und die Drähte werden vorzugsweise in das Empfangshaus durch die kurzen Bleikabelstücke G eingeführt. Jede Schleife2i hat z.B. etwa noom Länge. Nach Abb. 15 ist der untere Draht 24 jeder Schleife wesentlich parallel zum Boden, und die Schleifen ruhen auf Masten.In Fig. 15, the loops 21 have the shape of right-angled triangles, each of which a cathetus 22 is perpendicular and protrudes to a height of about 9 m. However, this height is arbitrary and can also be much greater. The apex 23 of each loop is next to station A ' and the wires are preferably fed into the receiving house through the short lengths of lead cable G. Each loop2i has, for example, about noom length. As shown in Figure 15, the lower wire 24 of each loop is substantially parallel to the ground and the loops rest on masts.
Abb. 16 zeigt Schleifen 25 in Form von gleichschenkligen Dreiecken, während bei den Schleifen 26 der Abb. 17 die oberen Drähte 27 wesentlich parallel zur Erde sind. Nach Abb. ι S ruhen die oberen und unteren Drähte der Schleifen so auf den Masten, daß die Seiten der Schleifen Kurven statt gerade Linien bilden.Fig. 16 shows loops 25 in the form of isosceles triangles, while with the Loops 26 of Fig. 17 the top wires 27 are substantially parallel to earth. To Fig. Ι S the upper and lower wires of the loops rest on the masts so that the sides the loops form curves instead of straight lines.
Claims (4)
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