DE482875C - Einrichtung zur Behebung der gegenseitigen elektrostatischen, elektro-magnetischen und aehnlichen Stoerungen der Sende- und Empfangsanlagen bei Duplexverkehr mit Mehrphasenhochfrequenzschwingungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Radiotelephoneinrichtungen und insbesondere ein System einer Duplexradiotelephoneinrichtung. Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung dieser Art herzustellen, bei welcher Senden und Empfang gleichzeitig ausgeführt werden kann, ohne daß mechanische Schaltvorrichtungen benötigt werden, um den Sender während des Empfangs außer Tätigkeit zu setzen und umgekehrt. Des weiteren bezweckt die Erfindung, bei einer Duplextelephoneinrichtung eine gleichzeitige Zweiwegverkehrsverbindung mit in enger Beziehung zueinander stehenden Sende- und Empfangsantennen ohne Störung durch seitlich erfolgte Gespräche im Empfangssystem zu schaffen.

Des weiteren hat die Erfindung die Verbindung mit einem Mehrphasensystem für Radionachrichtenübertragung zum Gegenstande, bei

ao welchem von einer der Phasen der Mehrphaseneinrichtung herrührende Energie dazu benutzt wird, um einen Empfangsortstromkreis derart zu beeinflussen, daß der störende Einfluß des Übertragungssystems auf den Empfangsort-

s5 Stromkreis ausgeglichen wird.

Bei dem Radiotelephonsystem gemäß der Erfindung ist ferner die Einrichtung derart, daß Sendung und Empfang mittels dicht aneinanderliegender Antennen 'gleichzeitig unter Verwendung hochfrequenter Dreiphasenströme im Sendeapparat durchgeführt werden kann. Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung genauer beschrieben werden, in welcher Abb. 1 ein Schaltungsschema darstellt, das eine Sende- und eine Empfangsstation unter Zugrundelegung der Erfindung aufweist. In Abb. 2 sind bei A, B und C Vektordiagramme des Stroms, des magnetischen Kraftflusses und der Spannung in den Stromkreisen des Nachrichtenvermittelungssystems dargestellt, und Abb. 3 ist die Darstellung eines Stromschemas einer vollständigen »Duplex« oder gleichzeitig nach zwei Richtungen arbeitenden Sende- und Empfangseinrichtung zur Verdeutlichung der Anwendung der vorliegenden Erfindung.

Bisher sind Duplexsysteme für Radiotelephonie auf denselben oder nahe beieinander Gelegenen Antennen verhältnismäßig kompliziert in der Ausführung gewesen und waren zum großen Teile bedingt durch »Brücken« oder ausgeglichene Stromkreise, bei welchen die Wirkung des Sendestromkreises neutralisiert oder ausgeglichen wird, soweit diese Wirkung auf den Empfangsapparat erfolgt. Infolge der verhältnismäßig hohen Stärke eines normalen Hochfrequenz-Radiotelephonsenders und der bedeutenden Empfindlichkeit der Empfangs-

einrichtung ohne derartige ausgleichende Stromkreise, die selbst bei ziemlich weit voneinander getrennten Sende- und Empfangsfrequenzen auftritt, haben die intensiven magnetischen und S statischen, durch den Sendestromkreis hervorgerufenen Felder das Bestreben, die Tätigkeit des Empfangsapparats zu schwächen und es so gut wie unmöglich zu machen, auf denselben oder auf dicht aneinanderliegenden Antennen xo gleichzeitig zu senden und zu empfangen.

In Gemäßheit der vorliegenden Erfindung bedient man sich eines Systems zur Erzeugung von Dreiphasenhochfrequenzstrom mit Verbindungen, um einen Teil der Hochfrequenzenergie einem Radiostromkreis aufzudrücken. Die Empfangseinrichtung ist in unmittelbarer Nähe des Sendeapparats angeordnet, und es ist ein Verbindungsstromkreis zwischen dem Sendesystem und dem Empfangssystem vorgesehen, um dem Empfangssystem einen Teil der Hochfrequenzenergie von dem Sendestromkreis aufzudrücken. In dem Empfangssystem wird durch unmittelbare, von der Sendeantenne ausgehende Wirkung eine normale Spannung induziert. In Anbetracht der eigentümlichen Phasenbeziehungen, die in einem Dreiphasensystem auftreten, ist bei der hochfrequenten Energie, welche willkürlich aus dem Sendesystem in das Empfangssystem eingeführt wird, die Zeitphase direkt entgegengesetzt zur Zeitphase der im Empfangsstromkreis vorhandenen Energie infolge der Wirkung des Sendestromkreises, und als Ergebnis hiervon werden einander störende Ströme in dem Empfangssystem neutralisiert, und der Empfangsstromkreis arbeitet ohne Störung von Seiten des örtlichen Sendeoder Übertragungssystems. Auf diese Weise kann gleichzeitige Sendung und Empfang auf dicht benachbarten Antennen durchgeführt werden ohne mechanische, zwischen dem Sende- und demEmpfangsapparat anzuordnende Schaltvorrichtungen.

Die Vorteile, die darin bestehen, daß man imstande ist, gleichzeitig in der Radiotelephonie zu senden und zu empfangen, d. h. in derselben Weise, wie dies mit der gewöhnlichen Drahttelephonie geschieht, sind beim Radiobetrieb wohlbekannt. Wo die Bedingungen derart sind, daß sie die Verwendung von dicht benachbarten Sende- und Empfangsantennen benötigen, wie beispielsweise auf Schiffen oder auf einem Flugzeug oder Luftschiff, ergeben sich offenbar noch zusätzliche bedeutende Vorteile.

In der Darstellung von Abb. 1 der Zeichnungen ist mit 1 eine Quelle modulierter Dreiphasenhochfrequenzenergie bezeichnet, wobei mit jeder Phase der Hochfrequenzquelle χ Induktanzen 2, 3, 4, beispielsweise in Sternschaltung, verbunden sind. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Sendeantenne, welche mit den Induktanzen 6,7 und mit Erde 8 hintereinandergeschaltet ist. Gemäß der Zeichnung sind die Induktanzen 6, 7 induktiv mit den Induktanzen ¹Z, 3 gekoppelt. Mit 9 ist eine Empfangsantenne bezeichnet, welche über die Induktanzen 10 und 11 an Erde 8 gelegt ist. Mit den Induktanzen 4 ; und 11 ist induktiv ein Serienstromkreis 12 gekoppelt, welcher Induktanzen 13, die variable Kapazität 14, die Induktanz 15 und den variablen Widerstandiö enthält. Dieser Stromkreis ist gemaß der Darstellung der Zeichnung bei 17, beispielsweise durch ein Schild, gegenüber den beiden die Induktanzen 4 und 11 enthaltenden Stromkreisen geschützt, wobei diese Schutzvorrichtung beispielsweise bei 8 in einem geeigneten Punkte geerdet ist. Mit der Induktanz 10 ist der Empfangsstromkreis 18 induktiv gekoppelt, in welchem die Induktanz 19 und eine Kapazität 20 liegen, womit ein Vakuumröhrendetektorstromkreis verbunden ist, der in seiner Gesamtheit mit 21 bezeichnet ist und in dessen ausgehendem Stromkreis, wie hier dargestellt, die Telephonhörer oder Empfänger 22 liegen. Die Induktanz 10 ist gegenüber der Induktanz 19 durch ein Metallschild 23, das bei 8 an Erde gelegt ist, geschützt. Obschon die Induktanzen 2, 3 und 4 hier beispielsweise als in Sternschaltung verbunden dargestellt sind, so ist doch darauf hinzuweisen, daß sie auch in Deltaschaltung verbunden sein können. Die Sendeantenne 5 kann dicht neben der Empfangsantenne 9 angeordnet sein. In Abb. 3 ist ein vollständiges Stromschema einer Duplexsende- und -empfangseinrichtung dargestellt.

Bei der Einrichtung gemäß Abb. 3 wird die Dreiphasenhochfrequenzstromenergie beispielsweise durch eine Stromanordnung entwickelt, welche eine Anzahl von Elektronenröhren mit diese verbindenden Stromkreisen benutzt, um aus einer Einphasenstromquelle Mehrphasen- ioo hochfrequenzstrom zn erhalten. Um dieArbeitsweise der Duplexeinrichtung gemäß vorliegender Erfindung klarzustellen, wird es genügen, daraufhinzuweisen, daß einEinphasenhochfrequenzstromerzeuger beliebiger Bauart, der hier beispielsweise bei 25 als eine Elektronenröhreneinrichtung mit Selbsterregung dargestellt ist, beispielsweise bei 48 mit dem abgestimmten System 26 verbunden ist, welches unter Vermittlung des in Sternform geschalteten Induk- no tanzensystems 27 mit den Verstärkerröhren für Hochfrequenzenergie 28, 29, 30 gekoppelt ist, deren ausgehende Stromkreise der Mehrphasenhochfrequenzenergie zur Nachrichtenübertragung im Sendesystem der Antenne 5 unter Vermittlung der Koppelungsspulen 2-6 und 3-7 aufgedrückt werden. Vom Verstärkerstromkreis 30 herrührende Energie wird durch Koppelungsspüleh 4-13 dem Verbindungsstromkreis 12 aufgedrückt und wird fernerhin unter Vermittlung der Koppelungsspulen 15-11 dem Empfangssystem aufgedrückt. Die Modulierung des

Systems wird durch in Parallelschaltung verbundene Röhren 43, 44, 45 erhalten, welche von dem Mikrophon 47 aus gesteuert werden, welches in den eintretenden Stromkreis der Verstärker eingeschaltet ist. Das Empfangssystem, wird mit dem Antennenstromkreis 9 in der mit Bezug auf Abb. ι erläuterten Weise gekoppelt. Es versteht sich von selbst, daß durchweg mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnete Erdverbindüngen einen gemeinsamen Verbindungspunkt für die Stromkreise darstellen.

Bei der Betätigung der vorliegenden Einrichtung werden Dreiphasenhochfrequenzströme H> H> H durch die Dreiphasenentstehungsquelle 1 erzeugt und haben die in dem Vektordiagramm A (Abb. 2) dargestellte Beziehung zueinander, wo sie in der Zeitphase um 120 ° gegeneinander verschoben sind. Es wird angenommen, daß die Radiovektoren entgegengesetzt zum Uhrzeiger gedreht sein sollen. Der Strom Z₁ bildet ein magnetisches Feld 0_X, welches in Abb. 2 (B) durch den Vektor mit I₁ dargestellt ist und welches mit den Induktanzen 2 und 6 gekoppelt ist, wie dies in Abb. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Das magnetische Feld 0_X induziert in den Induktanzen 6 eine Antriebsspannung e_lT, welche in der ' Zeitphase Ium 90⁰, wie aus Abb. 2 (B) ersichtlich, zurückbleibt. Der Antennenstromkreis 5 ist derart abgestimmt, daß er mit der Frequenz f_T der Stromquelle 1 in Resonanz ist, und der sich ergebende Strom, welcher unter der Wirkung der Spannung ^₁ y fließt, ist im wesentlichen in Phase mit %-/·, wie aus Abb. 2

(B) ersichtlich ist. Dasselbe ist der Fall mit dem magnetischen Feld 0₂, welches die Induktanzen 3, 7 verkoppelt, wie dies in Abb. 1 angedeutet ist, und durch den Strom i₂ erzeugt wird, mit dem es in Phase ist, und den Strom Vr in dem Antennenstromkreis zum Fließen bringt, welcher gegenüber %r um 120⁰ zurückbleibt. Der sich ergebende Strom i-[·, welcher in der Sendeantenne unter der vereinigten Wirkung der Spannungen e_lT und e₂r zum Fließen kommt, ist die Vektorsumme von i_lT und i₂r, welche gemäß der Darstellung von Abb. 2 (B) dem Vektor i_T entspricht, der gegenüber i_lT um 60 ° zurückbleibt. Es wird weiterhin auf Abb. 2 (C) in Verbindung mit Abb. ι Bezug genommen. Der resultierende Antennensendestromkreis *V erzeugt ein magnetisches Feld 0Ts welches mit ir in Phase ist und die Antenne umgibt. Dieses Feld wird auf die Empfangsantenne 9 geworfen, welche in unmittelbarer Nähe der Sendeantenne angeordnet ist, und induziert darin eine Antriebsvoltspannung e-TR, welche gegen 07- in der Zeitphase um im wesentlichen 90 ° zurückbleibt. Nun ist der Empfangsantennenstromkreis so eingestellt, daß er mit der Empfangsfrequenz fs in Resonanz ist, welche im Wert von /Y verschieden ist. Für die Empfangsfrequenz fs ist die Reaktanz des Antennenstromkreises 9 daher gleich Null. Zur Verdeutlichung sei hier angenommen, daß die Sendefrequenz/Y größer ist als die Empfangsfrequenz fs, und daher verhält sich bei dieser Frequenz der Antennenstromkreis 9 wie eine induktive Reaktanz. Der Strom, welchen die Spannung e-pR zum Fließen bringt, wird daher in der Zeitphase gegenüber β tr zurückbleiben, wie dies in Abb. 2 (C) durch den Vektor i_Ts dargestellt ist, der gegenüber &tr um den Winkel 0 zurückbleibt. Würde die Frequenz fr geringer sein als fs_t so würde der Strom irn gegenüber e-pR Voreilung haben. Nun erzeugt der Sendestrom i₃ ein magnetisches Feld 0₃, welches auf den Antennenstromkreis 5 nicht einwirkt, aber eine Koppelung herstellt mit der Induktanz 13 des Stromkreises 12, wie dies in Abb. 1 durch punktierte Linien angedeutet ist. Es induziert in dieser Induktanz eine Antriebsspannung e₃, welche gegenüber 0₃ um 90 ° zurückbleibt. Vermittels der variablen Kapazität 14 wird der Stromkreis 12 so gestimmt, daß er im wesentlichen mit der Frequenz fr zur Resonanz kommt, in welchem Fall der Strom V₃, der hier zum Fließen kommt, mit' e₃ annähernd in Phase sein wird. Der Strom V₃ bildet ein magnetisches Feld 0'₃, das damit in Phase ist und welches die Induktanzen 15 und 11 koppelt und in der letzteren, d. h. in der Empfangsantenne 9, die Antriebsspannung &'₃r induziert. Diese Spannung ist im ,wesentlichen um 180 ° außer Phase mit der Spannung erR, welche von der Sendeantenne direkt in der Empfangsantenne induziert wird. Der Strom, welcher unter der Einwirkung der Spannung e'₃R im Stromkreis 9 zum Fließen kommt, wird gegenüber e'₃# um den Winkel ο zurückbleiben und ist durch i"_SR dargestellt. Die Amplitude von e'₃R und daher der Strom i"_SR wird geregelt durch Vermittlung der Koppelung zwischen den Induktanzen 4-13 und 11-15 und durch Änderung der Kapazität 14 und des Widerstandes 16. Beim Vorliegen einer Amplitude von e'₃R gleich derjenigen von ejR und in der Annahme, daß seine Zeitphase der Amplitude entgegengesetzt gerichtet ist, wird, wie ersichtlich, kein Strom infolge des Fließens des Stroms in der Sendeantenne 5 im Stromkreis der Empfangsantenne 9 fließen. Die Anbringung eines Schutzschildes für den Verbindungs- oder Koppelungsstromkreis 12 und für den Empfangsstromkreis ist erwünscht, da dieses die derart gesicherten Stromkreise gegen elektrostatische Wirkungen des Sendestroms schützt und es möglich macht, eine vollkommenere Entfernung aller induzierten Einflüsse in den Empfangsstromkreisen zu erhalten.

Vermöge der eben beschriebenen Methoden und Stromkreise kann gleichzeitig erfolgende Radiotelephonsendung und -empfang auf nahe

beieinander angeordneten Antennen mit geeigneten Sendefrequenzen und Empfangsfrequenzen durchgeführt werden, ohne einerseits den örtlichen Empfangsapparat durch den örtlichen Empfänger unbrauchbar zu machen oder übermäßige und störende Seitentöne entstehen zu lassen. Das Fehlen der Nebentöne kann sogar so vollständig sein, daß der Benutzer nicht imstande ist, seine eigene Unterhaltung zu hören,

ίο was aus manchen Gründen oft eine unerwünschte Erscheinung ist, so daß der im Koppelungsstromkreis 12 erhaltene Ausgleich willkürlich gestört werden kann, um Nebentöne der erforderlichen Intensität zu erzielen.

In der obigen Darstellung ist zwar nur eine bei einem Sende- oder Übertragungssystem beispielsweise anzuwendende Modulierungsmethode dargestellt, aber es ist darauf hinzuweisen, daß Gittermodulierung oder andere Stromkreisanordnungen vorgesehen werden können, um die Übertragung von Zeichen und Nachrichten zu bewirken. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß man andere Anordnungen von Detektorstromkreisen benutzen kann und daß ein Kristalldetektor an Stelle des hier beispielsweise dargestellten Röhrendetektors oder andere Anordnungen von Verstärkereinrichtungen an der Empfangsstelle Verwendung finden können, um die gewünschten Zeichen wiederzugeben.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zur Behebung der gegenseitigen elektrostatischen, elektromagnet!- sehen und ähnlichen Störungen der Sende- und Empfangsanlagen bei Duplexverkehr mit Mehrphasenhochfrequenzschwingungen durch Kompensation der störenden Schwingungen und unter Verwendung eines Zwischenkreises, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreis (12) zwischen der einen Phase einer Mehrphasensendeleitung und der Empfangsvorrichtung eingeschaltet ist, während die übrigen Phasen auf die Sendeantenne einwirken.
2. 2. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1 unter Verwendung elektrostatischer Schutzvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreis (12) und gegebenenfalls auch der außerhalb des Zwischenkreises liegende Empfangstransformator (19,10) mit einer elektrostatischen Schutzhülle oder einer Schutzleitung (17, 23) versehen ist.
3. 3. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Betrieb des Senders (5) dienende, gegebenenfalls in üblicher Weise (43-45) modulierte Dreisphasenstrom unter Vermittlung von verketteten, in dem ausgehenden Stromkreis von durch eine Einphasenstromquelle betriebenen Elektronenröhren (25) o. dgl. eingeschalteten Verstärkerröhren 0. dgl. (28, 29, 30) erhalten wird.
4. 4. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz größer als die Empfangsfrequenz ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen