DE444464C - Verfahren fuer Geheim- oder Vielfachtelephonie oder -telegraphie mittels Lichtstrahlen und Hochfrequenz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Übermittlung von Nachrichten durch Lichtstrahlen, welche vom Sender zum Empfänger verlaufen und zum Zwecke der Nachrichtengebung mittels telegraphischer Impulse oder Sprache moduliert sind. Sie bezweckt, die Geheimhaltung mit einem höheren Grade von Sicherheit zu gewährleisten, als dies mittels der bisher bekannten "Verfahren möglich ist, ίο oder aber die gleichzeitige Aussendung mehrerer Nachrichten durch dieselbe Lichtquelle zu ermöglichen.

Neben der gewöhnlichen, rein niederfrequenten Lichttelephonie oder -telegraphie, deren Wesen hier als bekannt vorausgesetzt werden darf, ist bereits ein Trägerwellenverfahren vorgeschlagen worden, dadurch gekennzeichnet, daß eine trägheitsfreie Steuereinrichtung für Lichtintensitäten mittels hochfrequenter Schwingungen beeinflußt wird, die im Rhythmus der Telegraphierzeichen bzw. der Sprache moduliert sind. Bei einer solchen Anordnung ist aber die Geheimhaltung deswegen ausgeschlossen, weil sowohl das Auge wie auch andere lichtempfindliche Indikatoren (z. B. Selenzellen) integrierend wirken und deshalb die Modulationen der Trägerwelle bei genügend geringer Frequenz durch das Auge, bei höheren Frequenzen (Sprachfrequenzen) durch die erwähnten Indikatoren wahrgenommen werden. Es gelingt also auf diese Weise nicht, den Empfang geheimzuhalten, da ein Unbefugter lediglich eine Selenzelle o. dgl. in den Gang der zu ihm gelangenden Lichtstrahlen zu stellen braucht, um ohne weiteres die übermittelten Nachrichten aufnehmen zu können.

Gemäß der Erfindung wird bei Hochfrequenzlichttelegraphie oder -telephonic der vorstehend beschriebenen Art eine Geheimhaltung dadurch ermöglicht, daß auf die Lichtsteuereinrichtung außer der Trägerfrequenz für die bezweckte Impuls- oder Sprachübermittlung noch eine zweite in be.zug auf die Schwingungszahl von der ersteren abweichende Hochfrequenz wirkt, weiche mit einem Störton oder einer passend gewählten Störfrequenz, die während des Sendens konstant bleiben oder aber in beliebigem Rhythmus verändert werden kann, stark ausmoduliert wird. Die Energieverhältnisse'sind so zu wählen, daß der auf die Störfrequenz entfallende Betrag relativ genügend groß, die Störlautstärke also im \^rerhältnis zur Signallautstärke beträchtlich ist. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Auge oder andere Lichtindikatoren die zu übermittelnden Nachrichten direkt aufneh- men können, da sie dabei ein unverständliches Gemisch der beiden Niederfrequenzvorgänge, der zu übermittelnden Sprache oder Telegraphie und der Störfrequenz oder Störimpulse wahrnehmen bzw. wiedergeben. In analoger Weise wird zum Zwecke einer Mehrfachlichttelegraphie oder -telephonie mittels ein und derselben Lichtquelle verfahren, indem man die Lichtintensität durch zwei oder mehrere verschiedene Trägerfrequenzen steuert, von denen jede für sich mit einer ihr zugeordneten Niederfrequenz, entsprechend der zu übermittelnden Sprache oder Tastfrequenz, moduliert ist. Ein wie das menschliche Auge oder eine lichtelektrische Zelle wirkender Detektor würde hierbei ein Gemisch der verschieden zu übermittelnden Niederfrequenzvorgänge, d. h. ebenfalls eine unverständliche Sprache und Tastung empfangen.

Eine Trennung der verschiedenen niederfrequenten Vorgänge und damit ein regelrechter Empfang ist nun aber mittels abgestimmter hochfrequenter Schwingungskreise möglich, indem man einen Lichtindikator anwendet, der gegenüber hochfrequenten Vorgängen keine Trägheit zeigt, z. B. eine Photozelle, und hinter diese Zelle einen oder mehrere abgestimmte Schwingungskreise schaltet, die infolge der durch ihre Resonanz bewirkten Selektion nur diejenige Trägerwelle empfangen, welche mit der zu übermittelnden go Sprache oder Telegraphie moduliert ist. Voraussetzung ist dafür, daß die Kopplung des abgestimmten Hochfrequenzkreises mit den weiteren Teilen der Empfangsschaltung möglichst wenig von dem Niederfrequenzgemisch mit überträgt, welches im Kreise der Photo-

zelle infolge* ihrer Gleichrichterwirkung auftritt. Die Kopplung wird also zweckmäßig möglichst lose gemacht. Das Weitere gestaltet sich genau wie bei den Empfängern drahtloser elektrischer Wellen. Es kann also beliebige Hochfrequenzverstärkung vor dem Detektor angewendet werden. Man kann aber auch die sogenannten Audionempfangsschaltungen mit auf die Hochfrequenz abgestimmtem Gitterkreis anwenden, gegebenenfalls mit Rückkopplung auf diesen Kreis. In beiden Fällen kann außerdem hinter dem als Detektor wirkenden Organ eine beliebige Niederfrequenzverstärkung hinzugefügt werden.

Als Lichtsteuerorgan kommt für den Zweck der Erfindung jedes Mittel in Betracht, welches gegenüber hohen Frequenzen genügend trägheitsfrei ist. Besonders wirksam ist eine die Steuerung der Lichtintensität bewirkende Kerrzelle, in der die elektrische Doppelbrechung im Felde eines Kondensators ausgenutzt wird, um mit Hilfe einer Polarisationsoptik die Helligkeit elektrisch zu steuern. Die Hochfrequenz zum Steuern der Zelle wird in einfacher Weise mittels eines Hochfrequenzgenerators, z. B. mittels einer in Senderschaltung arbeitenden Elektronenröhre, erhalten, deren Gitter im Takte der TeIegraphierzeichen getastet bzw. im Rhythmus der Sprachschwingungen moduliert wird. Die Kerrzelle wird am einfachsten mit zwei oder mehreren derartigen Schwingungskreisen ge-, koppelt, wobei die Trägerhochfrequenz jedes Schwingungskreises mit den auf ihr zu übermittelnden Tast- bzw. Sprachfrequenzen oder aber Störfrequenzen moduliert ist.

Man kann aber auch so verfahren, daß man das zu steuernde Licht durch getrennte Kerrkondensatoren hintereinander hindurchschickt, von denen jeder mit einer modulierten Trägerwelle allein gesteuert wird.

Zur noch vollständigeren Geheimhaltung der Kachrichtenübermittlung kann von der Tatsache Gebrauch gemacht werden, daß das durch die Kerrzelle tretende Licht polarisiert ist. Es ist demnach ein Empfang der richtigen Lichtwerte nur mit Hilfe eines in der richtigen Ebene eingestellten Analysators möglich. Verlegt man den Analysator, der gewöhnlich unmittelbar hinter der Kerrzelle, also beim Sender, liegt, an den Ort des Empfängers, wo er vor den Lichtindikator geschaltet wird, so kann nur ein so ausgerüsteter Empfänger etwas von der Lichtsendung wahrnehmen, während ein unbewaffnetes Lichtempfangsorgan dazu nicht imstande ist.

Die Zeichnung stellt eine erfindungsgemäße Ausführungsform dar. Links ist der Senderteil, rechts der Empfängerteil abgebildet; beide sind lediglich durch die gesteuerten Lichtstrahlen miteinander verbunden. Die von der Senderlichtquelle 1 ausgehenden Strahlen werden durch eine Linse 2 konvergent gemacht, passieren ein Polarisationsprisma 3 und treten hierauf durch ein spaltförmiges Kondensatorfeld einer die Steuerung der Lichtintensität bewirkenden Kerrzelle-4 hindurch, welche z. B. mit Nitrobenzol gefüllt ist. Hierauf passieren sie einen Analysator 5 und werden durch eine Linse 6 möglichst parallel gemacht. Am Empfänger ist ein Parabolspiegel 7 angeordnet, welcher die ankommenden Lichtstrahlen auf eine photoelektrisch empfindliche Fläche einer Photozelle 8 konzentriert.

Um die Kerrzelle 4 mit den beiden erwähnten Trägerfrequenzen, von denen die eine z. B. mit der zu übermittelnden Sprache, die andere mit einer Störfrequenz moduliert sein soll, zu steuern, sind zwei auf verschiedene Wellen abgestimmte Röhrenhochfrequenzgeneratoren 9 und 10 in normaler Rückkopplungsschaltung vorgesehen. Die Schwingkreise sind entsprechend mit 11 und 12 bezeichnet. Die Modulation der beiden durch 9 und 10 erzeugten verschiedenen Trägerfrequenzen kann nach beliebigen bekannten Verfahren erfolgen, z. B. durch Beeinflussung des Gittergleichstromes, durch eine Gitterdrossel, durch niederfrequente Änderung der Schwingkreiskapazität usw. In der Abbildung ist der Einfachheit halber der letztgenannte Fall angenommen. Parallel zu den Schwingkreiskondensatoren 13 und 14 sind kapazitive Mikrophone 15 und 16 geschaltet, deren Kapazität sich beim Besprechen bzw. beim Auftreffen des Störtones ändert. Mit den Kreisen 11 und 12 sind zwei hintereinandergeschaltete abstimmbare Kreise 17 und 18 gekoppelt, welche mit einer Gleichspannungsquelle 19 zusammen im Stromkreise der beiden Elektroden der Kerrzelle 4 liegen. Die Gleichspannungsquelle 19 hat den Zweck, eine solche Vorspannung an den Kerrkondensator zu legen, daß die darüber gelagerten hochfrequenten Wechselamplituden entsprechend dem quadratischen Steuergesetz der Kerrzelle relativ klein gehalten werden können. Da nämlich die Aufhellung, welche die Kerrzelle bei gekreuzten Nicols 3 bzw. 5 liefert, dem Quadrat der angelegten Spannung proportional ist, pflegt man so zu arbeiten, daß man die Gleichspannung auf einen Betrag einstellt, der bereits beginnende ' Aufhellung ergibt. Eine kleine Erhöhung der Spannung durch eine darüber gelagerte Steuerspannung bewirkt dann bereits volle Aufhellung.

Der Kreis 17 ist mit dem Kreis 11 gleichgestimmt und sehr lose gekoppelt; des-

gleichen der Kreis 18 mit dem Kreis 12. Dies bedingt, daß die geringen Frequenzänderungen, welche sich beim Besprechen der kapazitiven Mikrophone 15 bzw. 16 durch Änderung der Gesamtkapazität der Schwingkreise 11 und 12 in diesen ergeben, in den Kreisen 17 bzw. 18 als niederfrequente Änderungen der Amplituden der Abstimmungswellen auftreten. Diese beiden Abstimmungswellen von 17 und 18 mit ihren niederfrequenten Amplitudenänderungen (Modulationen) überlagern sich der Gleichspannung von 19 an den Elektroden der Kerrzelle 4 und steuern somit den Lichtdurchlaß derselben in zwei verschiedenen, für sich modulierten Trägerfrequenzen.

Ein in den Strahlengang eines solchen Lichttelephoniesenders gebrachter, intergrierend wirkender Lichtdetektor, wie z. B. die Photozelle 8, würde die beiden Niederfrequenzvorgänge direkt hörbar machen, z. B. in einem Telephon, das in den Stromkreis der Selenzelle 8 geschaltet ist. Wenn der Störton in passender Stärke und Frequenz gewählt ist, wird die übertragene Sprache unverständlich sein und daher geheim bleiben, da sie vollkommen durch den Störton verdeckt ist. Ein genügend trägheitslos arbeitender und daher der Hochfrequenz folgender Lichtdetektor dagegen ermöglicht die Aussiebung gegenüber dem Störton in folgender Weise:

Die Photozelle 8 ist ein solcher Detektor, der den hochfrequenten Schwingungen zu folgen vermag. Die Zelle 8 liegt in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle 20 und einem Widerstände 21, dessen Enden mit dem Gitter und der Kathode einer Verstärkerröhre 22 verbunden sind. Die in dieser Verstärkerschaltung notwendigen Anoden- und Gitterspannungsbatterien sind nicht besonders bezeichnet, da deren Zweck und Anordnung als hinlänglich bekannt vorausgesetzt werden dürfen. Wenn nun die photoelektrisch empfindliche Fläche der Zelle 8 Belichtungsänderungen erfährt, so ergeben sich in dem Widerstand 21 entsprechende Änderungen des Spannungsabfalls, die infolge der Verstärkerwirkung der Röhre 22 sich als entsprechende Änderungen des Anodenstromes bemerkbar machen. Der Anodenkreis der Röhre 22 ist durch eine Spule 23 mit dem abstimmbaren Gitterkreis eines weiteren Hochfrequenzverstärkers 24 gekoppelt. Der ab-55' stimmbare Gitterkreis ist mit 25 bezeichnet. Dieser Abstimmung zufolge werden nur diejenigen hochfrequenten Schwankungen auf das Gitter der Röhre 24 übertragen, welche der gewünschten Trägerwelle "^entsprechen, d.h. derjenigen, welche die zu übermittelnde Sprache enthält. Die andere Trägerwelle, welche den Störton enthält, wird durch die Abstimmung von 25 ausgesondert. Der Anodenkreis des Rohres 24 enthält eine Drossel 26, von der die Energie in bekannter Weise in Audionschaltung auf das Rohr 27 übertragen wird. Dieses macht die Niederfrequenz in dem Telephon 28 hörbar.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren für Geheim- oder Vi elfachtelephonie oder -telegraphic mittels Lichtstrahlen und Hochfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Lichtintensitätssteuerorgan (4), welches gegenüber den verwendeten hohen' Trägerfrequenzen (von 17, 18) trägheitsfrei ist, zwei oder mehrere Trägerwellen einwirken, von denen jede durch einen ihr zugeordneten Niederfrequenzvorgang (bei 15,16), ent- ~ sprechend der zu übermittelnden Sprache bzw. Telegraphic oder aber entsprechend einer gleichbleibenden oder veränderlichen Störfrequenz, moduliert ist, und daß am Empfänger die Trennung der Trägerfrequenzen (bei 21) durch abgestimmte hochfrequente Schwingungskreise (22,24) erfolgt, die durch das lichtelektrisch empfindliche Aufnahmeorgan (8) des Empfängers erregt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtintensitätssteuerorgan eine Kerrzelle (4), elektrische Doppelbrechung im Felde eines Kondensators, in dem hochfrequenten Lichttelephonie- oder -telegraphiestromkreis (17, 18, 19) verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen modulierten Trägerfrequenzen (17, 18) auf ein und dieselbe Kerrzelle (4) gleichzeitig einwirken.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Trägerfrequenzen auf eine besondere Kerrzelle wirkt und die verschiedenen Kerrzellen im Lichtstrahlenweg hintereinandergeschaltet sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator (5) für das aus der Kerrzelle (4) kommende polarisierte Licht nicht unmittelbar hinter dieser, d. h. senderseitig, eingeschaltet ist, sondern dem Lichtindikator (8) des Empfängers vorgeschaltet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.