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Verfahren zum Empfang von elektromagnetischen Wellen Zum Empfang der
elektromagnetischen Wellen in der Radiotelephonie und -telegraphie sind bis jetzt
als Detektoren Leiter mit unsymmetrischer Charakteristik (Abb. z) angewandt worden.
Diese Eigenschaft der Charakteristik wurde als unbedingt notwendig für das Gleichrichten
des im Empfänger unter Wirkung der ankommenden Welle entstehenden Hochfrequenzstromes
angesehen, sowohl zum Empfang von gedämpften Schwingungen und Telephonie wie auch
der ungedämpften Schwingungen mit oder ohne Überlagerung (Heterodynempfang).
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Vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren zum Empfang der elektromagnetischen
Wellen dar; bei welchem -eine Detektorennrichtung mit symmetrischer Charakteristik
ix Verbindung mit einer besonderen Art der Überlagerung der ankommenden Schwingungen
zum Zweck, sie wahrnehmbar zu machen, angewandt wird. Wie weiter geschildert wird;
hat dieses Verfahren eine Reihe Vorzüge gegenüber dem üblichen Empfang mit unsymmetrischem
Detektor und ermöglicht z. B. einen für Störungen weniger empfindlichen Empfang.
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Unter einer Detektoreinrichtung mit symmetrischer Charakteristik bzw.
einem symmetrischen Detektor wird eine Einrichtung bzw. ein Leiter oder eine Kombination
von Leitern verstanden, welche eine von einer Geraden abweichende, in bezug aber
auf den Nullpunkt symmetrische Charakteristik besitzt (Abb. 2). Wird ein solcher
Detektor in einen gewöhnlichen Empfänger, wie x. B. in Abb. 3, eingeschaltet; wo
D. den betreffenden Detektor bezeichnet, so wird im Telephon T weder die Übertragung
mit gedämpften Schwingungen noch die Telephonie wahrnehmbar sein.
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Die Überlagerung mit lokalen ungedämpften Schwingungen von einer von
der der ankommenden Wellen wenig abweichenden Frequenz, wie beim Heterodynempfang,
ergibt auch keinen hörbaren Ton im Telephon. Überlagert man aber die. ankommenden
Wellen mittels eines lokalen Generators G (Abb. 3) mit Schwingungen, deren Frequenz
das Doppelte oder die Hälfte der Frequenz- der ankommenden Welle ist oder je nach
den Eigenschaften .des anzuwendenden Detektors in einem bestimmten rationalen Verhältnis
zum letzteren steht, so entsteht in dem Telephonstromkreise im allgemeinen eine
konstante Stromkomponente. Wird aber dieses Verhältnis nicht streng eingehalten,
z. B. ist die Frequenz der lokalen überlagernden Schwingungen nicht genau gleich
der Hälfte der Frequenz der ankommenden Schwingungen, sondern weicht von derselben
etwas ab, so entsteht im Telephonkreist ein Strom, dessen. Kreisfrequenz
N - (o -:2 S2 ist, wo co die Kreisfrequenz der ankommenden und i die der
lokalen ist.
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Auf diese Weise kann man die elektromagnetischen
Wellen
zum Vorschein bringen und für den Hörempfang verwerten. Es ist besonders hervorzuheben,
daß die vorliegende Einrichtung ohne die besondere Art der Überlagerwng keinen Empfang
ergibt.
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Die fheo-retische Begründung es vorliegenden Empfangsverfahrens kann
für einen einfachen Fall der symmetrischen Charakteristik ohne weiteres gegeben
werden.
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Im einfachsten Falle wird die unsymmetrische Charakteristik bei den
üblichen Detektoren durch den folgenden Ausdruck dargestellt: u V +
ß V2 . . . (r),
wo i den durch, den Detektor fließenden Strom und V
die -Spannung an seinen Enden darstellt, während das zweite Glied V2, welches die
Charakteristik unsymmetrisch macht, das Gleichrichten sowie auch das Entstehen der
;Schwehungen bei dem gewöhnlichen »Entwickeln« bedingt.
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Die symmetrische Charakteristik im einfachsten Falle hat,die Farm:
=av+yv3... (2).
Der Fortfall des Gliedes mit geradem Exponenten, welcher die
Charakteristik symmetrisch macht,. bedingt, daß z. B. bei V=A sin (öl in
i keine konstante Komponente im Gegensatz zum Fall (z) entsteht.
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Beim Empfang mit Hilfe -der Überlagerung durch die lokalen Schwingungen
wird auf die Detektorenrichtung außer der Spannung V1=A sin ü) t der ankommenden
Schwingungen noch die Spannung V2 = B sin (2 t -f- 9p) der lokalen Schwingungen
einwirken, so daß V = V, -f - Tj2 = A sin w t + B sin (g t
+ 99) ist; der Detektorenstrom kann dann folgendermaßen ausgedrückt werden:
i - u. [A sin w t -j- B sin (2t+ (,)1 +. y
[A sin w t + B sin (52t -E- cp)]3 ... (3) oder i = a1 sin w
t -@-- b1 sin (S2 t + cp) -f- a3 sin 3 w t + b3 sin (3 52
t -j- 3 cp) al sin @(2 w + '9) t + 91 + b2 sm [(w + 2 $Z) t
+ 2 cp] ' -}- a sin [(SZ - 2 w) t + cp] "i- b sin [(w - 2 2) t - 2
cP]. Aus dieser Gleichung kann man folgendes schließen: Hier fehlt Glas Glied mit
der Frequenz (w - 2), und somit entstehen beim symmetrischen Detektor im Gegensatz
zu dem unsymmetrischen bei der Überlager=ung der lokalen Schwingungen keine Schwingungen
mit der akustischen Frequenz (co - Q); dafür besitzt die Gleichung Glieder mit der
Frequenz (2-2 W) und (w-22). Entspricht eine dieser Differenzen der akustischen
Frequenz, so wird im Telephon der entsprechende .akustische Ton wahrinehrnbar sein.
Darin besteht eben das Wesen der oben beschriebenen Erscheinung; auf welcher sich
die Wahrnehmbarmaohung und der Hörempfang gemäß vorliegender Erfindung gründet.
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Ist P - 2 co = o oder co -:2 SZ = o, so
bekommt
i eine konstante Komponente, welche für den Empfang ausgenutzt werden kann. Man
kann auch Glieder mit der Frequenz (S2 - 2 @) und (co-2D) für den Superheterodynempfang
(Empfang mit Einführung einer Zivischenhochfrequienz) ausnutzen, zu welchem Zwecke
eine dieser Differenzen der gewünschten Zwischenfrequenz gleichgemacht --:erden
muß. Es wird hier auf eine praktische, sehr wichtige Folgerung hingewiesen. Bei
dem neuen Empfangsverfahren wird die Größe des: akustisch wahrnehmbaren Frequenzbereiches
auf einen Bruchteil reduziert, -wodurch eine größere Unabhängigkeit von Störungen
erreicht wird. In der Tat, bei dem oben angeführten einfachsten Bespiel einer symmetrischen
Charakteristik sind die akustisch gerade noch wahrnehmbaren Störfrequenzen durch
die Beziehungen gegeben worden:'
Dagegen sind bei dein gewöhnlichen Interferenzempfang mixt denn unsymmetrischen
Detektor diese Grenzfrequenzen durch die Bezi:ehungen
Somit verringert sich in diesem Falle* das Störgebiet auf die Hälfte. Durch diese
Eigenschaft ist :der Empfang nach dem neuen Verfahren bedeutend weniger Störungen
(fremde Sender, atmosphärische Störungen usw.) unterworfen als bei bereits bekannten
Verfahren.
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Der symmetrische Detektor kann in verschiedener Weise verwirklicht
werden.
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So stellt z. B. eine Kombination aus gleichen Kristalldetektoren nach
Abb. 4 der
beiliegenden Zeichnung einen Detektor mit symmetrischer
Charakteristik dar.
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Im Gegensatz aber zu der bereits früher angegebenen Par allelgegenschaltung
von Detektoren, welche zur Amplitudenbegrenzung dient und für Schwingungen kleiner
Amplituden (Signale) auf gewöhnliche Weise detektierend wirkt, also für sie asymmetrisch
sein muß, muß bei der hier benutzten symmetrischen Detektoranordnung die Symmetrie
gerade für diese Schwingungen gewahrt sein. Anstatt der Kristalldetektoren können
auch zwei Thermoelektronen- oder andere Gleichrichter gewählt sein (z. B. Verstärkerröhren,
bei welchen das Gitter mit der Anode verbunden ist), wobei zur Korrektion der etwa
ungenügenden Identität der beiden Charakteristiken unter Umständen die Anwendung
einer regulierbaren Zusatzspannung (Abb. 5) zweckmäßig ist. Auch kann für diesen
Zweck ein einziger Kristall- bzw. Thermoelektronen= detektor benutzt werden, falls
nur der Arbeitspunkt an die Stelle der Charakteristik gelegt wird, wo der Krümmungsradius
gleich Null ist (Abb.6). Selbstverständlich sind auch andere spezielle Konstruktionen
und Schaltungen möglich, welche eine symmetrische Charakteristik ergeben.
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Endlich ist noch zu bemerken, daß nach dem vorliegenden Verfahren
verschiedene Arten der Verstärkung (sowohl. der Niedersowie auch der Hochfrequenz)
sowie die Anwendung des Prinzips des Audionempfanges möglich wird.
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Alle diese Ausführungen gelten auch für die Charakteristik, welche
für den statischen Fall unsymmetrisch und für dynamische Vorgänge symmetrisch ist.