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Verfahren zur Hochfrequenztelegraphie und -telephonie Neben der drahtlosen
Telegraphie und Telephonie hat in neuerer Zeit das System der Hochfrequenznachrichtenübermittlung
längs Drahtleitungen mehrfache Ausbildung erfahren, indem einerseits die mit Niederfrequenztelegraphie
und -telephonie betriebenen Postleitungen für die Hochfrequenzmehrfachtelegraphie
und -telephonie benutzt, anderseits die Hochspannungsnetze der Überlandkraftzentralen
zum Nachrichtenaustausch herangezogen wurden. Auch wurde vorgeschlagen, die Niederspannungsverteilungsnetze
für Licht und Kraft zur Verbreitung von Nachrichten zu verwenden durch Anschluß
von geeignet ausgebildeten Hochfrequenzempfängern an Stelle von Lampen o. dgl. an
das Netz.
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Man hat diese beiden Betriebsarten, nämlich die Übertragung auf drahtlosem
Wege und diejenige längs Drahtleitungen, bisher nur insofern in einer Anlage benutzt,
als man für die Zwecke der Mehrfachtelegraphie mit Trägerströmen die von Niederfrequenzströmen
modulierten Trägerströme auf einer drahtlosen Station benutzt hat, dort erzeugte
Hochfrequenzschwingungen zu modulieren. Die vorliegende Erfindung bezweckt aber
eine weitgehende organische Vereinigung der beiden Betriebsweisen und erreicht eine
solche in besonderer Weise dadurch, daß eine organische Vereinigung dieser beiden
Übertragungswege herbeigeführt wird derart, daß über beide Wege gleichzeitig hochfrequente
Schwingungsströme so geleitet werden, daß die auf beiden Wegen übertragenen Energien
durch Empfänger nutzbar gemacht werden können-Je nachdem, ob dabei die beiden Wege
von den Hochfrequenzwellen nebeneinander oder nacheinander durchlaufen werden, ergeben
sich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Auch können die Wellen für kurze
Wege gleiche oder verschiedene Frequenz haben, sie können zur Erzielung gewisser
Wirkungen die gleiche oder auch verschiedene Funktionen erfüllen. Soweit sie drahtlos
übertragen werden, können sie gerichtet oder ungerichtet sein, insbesondere ergibt
auch die gerichtete drahtlose Übertragung in Verbindung mit der Übertragung längs
Drähten Wirkungen, die sich mit der gerichteten drahtlosen Übertragung allein nicht
erreichen lassen.
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Bei einer Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung kann man die
Einrichtung so treffen, daß die hochfrequenten Wellen an der Sendestelle sowohl
von einer Antenne ausgestrahlt als auch auf ein Leitungssystem übertragen werden.
Zu diesem Zweck kann an der Sendestelle ein Schwingungserzeuger oder auch mehrere
Verwendung finden, Wird einer benutzt, so können mit diesem sowohl das Drahtsystem
als auch die Sendeantenne gleichzeitig gekoppelt sein. Wie das beispielsweise für
einen Röhrensender ausführbar ist, zeigt Abb. r der Zeichnung. Es wird z. B. ein
fremderregter Röhrensender, bei dem die Hauptröhre z von einem Röhrengenerator a
erregt wird, durch einen Transformator 3 mit einer Antenne 4 und durch einen zweiten
Transformator 5 mit einer Drahtleitung 6 gekoppelt. Wird dieser Sender in irgendeiner
bekannten 'Weise getastet oder
durch Mikrophon besprochen, so wird
die Nachricht sowohl über den Strahlungsweg als auch über den Leitungsweg in die
Ferne übertragen. An Stelle des Röhrengenerators kann auch jeder andere Generator
benutzt werden.
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Im allgemeinen wird man zur Speisung der Antenne eine größere Energie
gebrauchen als zur Speisung des Leitungssystems. Bei dem fremderregten Röhrensender
läßt sich dem leicht dadurch Rechnung tragen, daß das Leitungssystem 6 mit dem Erregersender
2 und die Antenne allein mit der Hauptröhre i gekoppelt wird. Eine andere Art der
Energieverteilung besteht darin, daß man zwei getrennte Generatoren für die Antenne
und für das Leitungssystem vorsieht. Hierbei kann dann ein gemeinschaftlicher Zeichengeber
(Taste oder Mikrophon) beide Sender bedienen.
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Mit einem derartigen Sender läßt sich also ein und dieselbe Nachricht
gleichzeitig auf zwei Wegen. übermitteln. Die Empfänger können dann ebenfalls in
ähnlicher Weise so eingerichtet sein, daß sie die ankommenden Wellen gleichzeitig
aus einer Empfangsantenne und einer Drahtleitung aufnehmen. Es kann hierbei in einigen
Fällen eine Phasenregelung notwendig werden, die aber mit bekannten Mitteln leicht
durchzuführen ist.
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.Diese beschriebene Zweiwegehochfrequenzübertragung hat verschiedene
technische Vorteile. Zunächst besteht eine erhöht' Sicherheit der Nachrichtenübermittlung.
Wenn beispielsweise die Drahtleitung unterbrochen ist, wird die Nachricht allein
auf dem drahtlosen Wege empfangen; umgekehrt, wenn der drahtlose Weg zuzeiten durch
starke atmosphärische Störungen beeinträchtigt ist, bleibt die Aufnahme der Zeichen
gesichert, da der Drahtweg solchen Störungen nicht unterworfen ist. Man macht daher
den Empfänger zweckmäßig von jedem Weg für sich abschaltbar. Aber die Befreiung
von den atmosphärischen Störungen ist auch schon dadurch leicht zu erreichen, daß
man die vom Empfänger aufgenommenen Drahtwellen vor dem Indikator einer größeren
Verstärkung unterwirft als die drahtlos aufgenommenen. Ein Beispiel für einen Empfänger
zeigt Abb. 2. Die von der Empfangsantenne 7 aufgenommenen Schwingungen gehen über
einen abgestimmten Sekundärkreis 8, den Detektor g, Niederfrequenzverstärkerio zum
Indikatorkreisir mit Telephon 12; aus der Leitung 6 kommen die Schwingungen über
einen abgestimmten Kreis 13, Detektor i4., Doppelverstärker 15, 16 ebenfalls in
den Kreis ii. Ein weiterer Vorteil dieses Doppelhochfrequenzsystems liegt darin,
daß die Lautstärke größer wird als über einen Weg allein, man kann dabei ferner
mit geringerer Gesamtenergie auskommen als bei drahtloser Übertragung allein.
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Eine Anwendung dieses Systems ergibt sich z. B. dann, Wenn von einem
bestehenden drahtlosen Sender eine große Anzahl von Empfängern mit Nachrichten versehen
wird. Liegen diese Empfänger, wie das meistens der Fall sein wird, im Bereich eines
vorhandenen Leitungsnetzes, z. B. einer Überlandzentrale oder eines Niederspannungslichtnetzes
oder auch eines Telephonleitungsnetzes, so kann der Sender durch eine Drahtleitung
leicht mit einem zentralen Punkt des Netzes verbunden werden. Wenn dann die einzelnen
Empfänger noch mit einer kleinen Zusatzapparatur zum Anschluß an dies Netz versehen
werden, so kann die allgemeine Nachrichtenverbreitung in der beschriebenen Weise
auf dem Doppelhochfrequenzweg ausgeübt werden.
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Es ist aber hierbei nicht notwendig, daß jeder Empfänger sowohl an
das Leitungsnetz angeschlossen als auch mit einer Antenne versehen ist. Wenn die
einen Empfänger drahtlos, die anderen nur über die Leitungen die Nachnichten erhalten,
kann auf Grund der Erfindung der Kreis der von einer drahtlosen Zentralstation mit
Nachrichten versehenen Interessenten wesentlich erweitert werden. Die evtl. notwendig
werdende Vergrößerung der Energie des Senders kann leicht durch ein Zusatzglied
beschafft werden, das auch aus einem zweiten kleineren Sender für das Leitungsnetz
bestehen kann.
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Werden die Nachrichten über die beiden Wege an zwei verschiedene Empfängergruppen
gegeben, so können diese Gruppen auch mit verschiedenen Nachrichten versorgt werden.
Es sind dann zwei Zeichengeberapparaturen notwendig, die bei getrennten Schwingungserzeugern
je einen derselben beeinflussen. Bei Speisung beider Sendewege von einem Erzeuger
müssen sie so angebracht werden, daß die Zeichen getrennt in beide Wege gelangen.
Hierbei können die verschiedenen Nachrichten sowohl telegraphisch wie telephonisch
gleichzeitig mit derselben Hochfrequenzwelle gesendet werden, im Gegensatz zum rein
drahtlosen Verkehr, bei dem dies nur bei verschiedenen Wellen möglich ist.
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Übrigens können auch beim Zweiwegeverkehr gemäß der Erfindung verschiedene
Wellen für die beiden Wege benutzt werden. In vielen Fällen ist eserwünscht, das
Leitungssystem mit einer niedrigeren Frequenz zu speisen als die Antenne. Handelt
es sich um einen rückgekoppelten Röhrensender, so kann dieser zwei Schwingungskreise
enthalten, von denen der eine mit der Antenne, der andere mit dem Leitungssystem
gekoppelt ist. Bei einem Sender mit Frequenzsteigerungsmitteln kann das Leitungssystem
an eine der unteren Steigerungsstufen angeschlossen werden, während die Antenne
mit der höchsten Frequenzstufe gespeist wird. Abb.3 zeigt ein Beispiel hierfür.
Die Hochfrequenzmaschine 17 gibt die Energie über
einen Frequenztransformator
18 mit zwei Sekundärwicklungen einerseits an die Antenne weiter, wobei noch ein
oder mehrere weitere Frequenztransformatoren i9 zwischengeschaltet sind, anderseits
über einen gewöhnlichen Transformator 2o an das Leitungssystem 6.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ergibt sich für den Fall,
daß die beiden Hochfrequenzwege mit verschiedenen Wellen beschickt werden und derselbe
Empfänger-zur Aufnahme beider eingerichtet ist. Es läßt sich dann bei entsprechender
Abweichung der beiden Wellen ein Interferenzempfang durchführen, ohne daß der Empfänger
einen lokalen Schwingungserzeuger besitzt.
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Diese Art von Interferenzempfang schafft auch die Möglichkeit, daß
eine Anzahl Empfänger, die in dem Bezirk eines bestimmten Leitungssystems liegen
und durch dieses zentral mittels Hochfrequenz mit telephonischen Nachrichten versorgt
werden, zugleich auch in der Lage sind, von weit außerhalb des Netzbezirks gelegenen
drahtlosen Stationen telephonische Nachrichten zu empfangen, indem sie die Hochfrequenzwelle
des Netzes als Überlagerungswelle benutzen. Auf diese Weise ist also ein zentralisierter
Überlägerer geschaffen. Die zweite Welle kann auch ganz allgemein für Nebenzwecke
des telegraphischen Verkehrs dienen, z. B. für den Anruf.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen der Erfindung durchlaufen
die Hochfrequenzwellen nacheina der drahtlos überbrückte Strecken und raeitungsseecken.
Es kann sich dabei entweder um dieselbe Welle handeln, die z. B. von einer 1e tü
gse ke kommt und drahtlos weiter zu einer drahtlosen Strecke übertritt, oder umgekehrt,
hierbei kann ein Wellenwechsel eintreten. An den Übergangsstellen kann dabei eineVerstärkung
oder eine Neuerzeugung stattfinden.
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Das Schema einer Anlage, bei der eine größere Übertragungsstrecke
mit Hilfe von Zwischenstationen überwunden werden kann, zeigt z. B. Abb. q.. Von
einer drahtlosen Sendestation A aus sollen Nachrichten über die beiden Zwischenstationen
B und C nach einer nicht gezeichneten Empfangsstation D befördert werden. Die Station
A enthält eine Sendeantenne 21, die von einem Sender beliebiger Art über die Spule
22 erregt wird. Die ausgestrahlten Wellen werden von der Empfangsantenne 23 der
RelaisstationB aufgefangen und unmittelbar über einen geeigneten zweckmäßig vielstufigen
-9c freauenzverst_ärker 2q. auf eine Drahtleitung_ 25 .über-@n, von dieser auf der
Station C wieder abgenommen und hier benutzt, einen fremdgesteuerten Röhrensender
26 zu erregen, von dem aus die Wellen wieder durch die Antenne 27 ausgestrahlt werden,
um schließlich zu dem Empfänger D zu gelangen. Man muß auf diese `'eise einen langen
Relaisweg mit viel weniger Gesamtenergie überwinden, als wenn man nur drahtlose
Relaisstationen benutzt. Lang ausgedehnte Hochspannungsleitungen und Post-> teere
raph,nleitungen, die ungefähr in der zu überbrückenden Gesamtlinie liegen, können
bequem hierzu herangezogen werden. In vielen Fällen brauchen dabei die Zwischenstationen,
an denen der Übergang vom drahtlosen auf den Drahtweg stattfindet, gar keine oder
nur eine kleine neue Hochfrequenzenergiequelle.
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Jede Zwischenstation kann bei diesem Betried auch noch anderen Zwecken
neben dem Relaisbetrieb nutzbar gemacht werden, indem sie z. B. mit anderen als
den dem Relaisbetrieb dienenden Wellen mittels in ihrem engeren Bereich liegender
Leitungsnetze oder drahtlos im
kleinen Bezirk Nachrichten verbreitet.
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"-"%Ge _mändie Leitüngsstrecken-miit niedrigeren Frequenzen betreiben
will als die drahtlosen Strecken, so kann man bei der Neuerzeugung der Hochfrequenzenergie
an der Übergangsstelle zu einer drahtlosen Strecke eine Frequenzsteigerung einfügen,
umgekehrt kann beim Übergang zu einer Drahtstrecke eine Frequenzherabsetzung durch
bekannte Mittel Platz greifen.
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Neue Möglichkeiten der allgemeinen Nachrichtenverbreitung ergeben
sich auf Grund dieser an Hand der Relaislinie beschriebenen Ausführungsform derErfindung.Wenn
beispielsweise, wie in Abb.5 veranschaulicht, ein zentraler drahtloser Sender a8
eine Reihe von drahtlosen Empfangsstationen 29 mit Nachrichten versieht, so können
diese die Nachrichten in ihren Bezirken an Empfänger 30 mit Hilfe von lokalen
Leitungsnetzen, etwa Niederspannungslichtnetzen, weiter mitteilen; sie brauchen
zu diesem Zwecke nur die empfangene Hochfrequenzwelle nach Verstärkung in das Netz
überzuleiten. Sie können natürlich auch noch mit einer Sendeantenne versehen sein
und so auch noch die Empfänger erfassen, die mit einer Empfangsantenne versehen
sind.
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Das Umgekehrte veranschaulicht Abb. 6. Ein Leitungsnetz, etwa ein
Hochspannungsüberlandnetz, wird von einer Zentrale 3i gespeist. In dieser befindet
sich ein Hochfrequenzerzeuger, der das Netz gleichzeitig mit Hochfrequenz speist.
Die Hochfrequenzempfängerstationen32, die sich z. B. in Unterstationen des Netzes
befinden, nehmen die Nachrichten auf und strahlen sie in ihrem Bezirk mittels Antennen,
die z. B. von fremderregten Röhrensendern betrieben werden, aus, so daß sie von
den Empfängern 33 aufgefangen werden können.
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Bei einigen der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können
durch die Benutzung von gerichteten drahtlosen Sendern weitere Vorteile erreicht
werden. Wenn man beispielsweise in den Fällen, wo die Hochfrequenzwellen
nebeneinander
auf beiden Wegen vom Sender zu einem Empfänger übertragen werden, gerichtete Strahlung
benutzt, so kann man weiter, als bereits erwähnt, an aufgewendeter Energie sparen.'
-Wenn in einem Leitungsnetz, in welchem mit Hochfrequenzwellen Nachrichten verbreitet
werden, nach einer gewissen Richtung keine Leitungen verlaufen, so kann es vorteilhaft
sein, mit dem Hochfrequenzerzeuger eine im wesentlichen nach dieser Richtung strahlende
Antenne zu verbinden, um auch dorthin Nachrichten senden .zu können.
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Eine andere wichtige Ausführungsform ist in Abb.7 schematisch veranschaulicht.
Ein gerichteter drahtloser Sender 34 besitzt eine Fernwirkungscharakteristik.etwa
von der Form der Linie 35, dann können alle Empfangsstationen, die etwa in Richtung
der Linien 36 liegen, die Nachrichten dieses Senders erhalten, nicht aber eine Station
37. Liegt aber diese letztere im Bereich eines Leitungsnetzes 38, das auch in der
Nähe der Sendestation 34 vorbeiläuft, so kann eine solche Station 37 ebenfalls vom
Sender 34 bedient werden, indem beide in passender Weise mit diesem Netz 38 gekoppelt
werden: Auf diese Weise können einzelne Empfangsstellen, die in den toten Winkeln
gerichteter Sender liegen, auch an diese angeschlossen werden.