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Verfahren zur Abstimmung von Empfangseinrichtungen für drahtlose Telegraphie
und Telephonie In der drahtlosen Telegraphie und Telephonie stellt sich eine mit
der Zahl der gleichzeitig in Betrieb befindlichen Sendestationen wachsende Schwierigkeit
heraus. Die Sender liegen besonders bei kürzeren Wellen so dicht nebeneinander,
daß es kaum möglich ist, einen bestimmten Sender, den man abhören will, herauszufinden.
An sich sollte zwar auf Grund der Sendewellenlänge die Auffindung möglich sein.
Bisher waren aber weder die Sender hinreichend genau auf eine bestimmte Welle einzustellen
und auf derselben zu halten, noch besaß man auf der Empfangsstelle Wellenmesser
von entsprechender Genauigkeit, um unter der großen Zahl der gleichzeitig sendenden
Stationen eine bestimmte herauszufinden.
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Es gelingt nun, unter Verwendung von Quarzresonatoren genau geeichter
Schwingungszahl wenigstens die Stationen auf eine ganz bestimmte Wellenlänge einzustellen
und ,nährend des Betriebes auf dieser Wellenlänge z u halten. Die Verwendung von
Quarzfrequenznormalien auf der Sendestelle kann in zweifacher Weise geschehen, entweder
durch Benutzung eines abgestimmten Ouarzkristalles als Frequenzindikator, z. B.
unter Beobachtung des Aufleuchtens bei Resonanz nach Professor G i e b e, oder z.
B. durch Erregung eines Steuersenders durch einen zwisehen Gitter und Anode geschalteten
Quarzkristall, wobei -ler Steuersender den Hauptsender steuert und die ausgestrahlte
Welle genau in Übereinstimmung mit der Eigenschwingungszahl des Quarzes hält.
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Auf diese Weise kann für die Sendestation die Aufgabe als gelöst betrachtet
werden, eine Welle ganz bestimmter Schwingungszahl auszusenden. -Nun ergibt sich
aber auf der Ernl:-fangsseite die Schwierigkeit, unter der großen "Zahl der gleichzeitig
sendenden Stationen mit dem Empfänger diejenige besondere Station herauszufinden,
die man gerade hören will. Hier versagen, -,nie sich praktisch zeigt, alle Methoden
der Eichung von Empfangskreisen, da dieselben allerhöchstens auf I 'j, genau erfolgen
können und auch zeitlich sich nicht als konstant erweisen. Folgende Beobachtung
gestattet aber die Verwendung von Quarzresonatoren auch auf der Empfangsseite.
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Schaltet man parallel zu dem Kondensator des abgestimmten Gitterkreises
eines rückgekoppelten Audions, in dessen Anodenkreis direkt oder unter Zwischenschaltung
von Ver -stärkerstufen ein Telephon liegt, einen Quarzresonator, so hört man unter
der Voraussetzung, daß die Rückkopplung bis zur Selbsterregung des Empfangskreises
gesteigert ist. beim Verdrehen des Abstimmkondensators rles Gitterkreises einen
klingenden Ton im
Empfangstelephon in dem Augenblick, wo man mit
der Abstimmung des Empfangskreises durch die Resonanzfrequenz des Quarzes hindurchgeht.
Die Einrichtung ist an Hand der Abbildung beschrieben.
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Das rückgekoppelte Audion i besitzt einen abgestimmten Gitterkreis
mit Spule 2 und Drehkondensator 3. .4 ist die Rückkopplungsspule, 5 das Telephon;
G und j sind Batterien; 8 ist der Quarzkristall, aaf welchen die zur Erregung dienende
Elektrode 9 aufgesetzt ist. Stellt man die Rückkopplung hinreichend fest, so daß
die Röhre Schwingungen erzeugt, so hört man im Telephon 5 bei Verdrehung des Kondensators
3 in dein Augenblick, wo man --lurch die Eigenfrequenz des Ouarzresonators hindurchkommt,
ein deutliches Klingen. Stimmt nun die Eigenfrequenz des Quarzresonators 8 genau
mit der gesuchten Wellenlänge des speziellen Senders überein, so kann der Ouarzresonator
abgeschaltet werden. Die Abschaltung des Quarzresonators ist deshalb notwendig,
weil die Spannung am Schwingungskreis 2, 3 zusammenbricht, wenn dieser Schwingungskreis
auf die Eigenfrequenz des Quarzes 8 eingestellt ist, so daß also die Empfangswelle,
die ja die Eigenfrequenz des Piezokristalls besitzen soll und auf welche auch der
Schwingungskreis abgestimmt ist, sehr schwach empfangen wird.
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Die Empfindlichkeit der Einrichtung ist so hroß, daß ein einpoliger
Anschluß des Quarzresonators genügt, mitunter auch ein bloßes In-die-Nähe-Setzen
ohne jeden metallischen Anschluß. Dies ist unter Umständen wichtig, um die geringen
Verstimmungen zu vermeiden, welche durch den Anschluß und das Abschalten des Ouarzresonators
entstehen können.
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Es hat sich ferner gezeigt, daß ein einzelner Ouarzresonator nicht
nur eine, sondern eine außerordentlich große Anzahl diskreter Resonanzpunkte hat,
welche zum Teil ungefähr harmonischen Oberwellen entsprechen, zum Teil aber auch
in keiner direkten Beziehung zur Grundschwingung des Quarzes stellen. Diese letztgenannten
Resonanzstellen beruhen offenbar auf Eigenschwingungen, bei denen der Quarzkristall
nicht in seiner Längsrichtung schwingt, sondern auch in Richtung seiner Dicke oder
Breite. Die Zahl der Resonanzstellen nach kurzen Wellenlinien wird so groß, daß
in völlig dichter Folge teilweise nur um einen Kondensatorgrad oder weniger voneinander
entfernt die Resonanzstellen sich häufen. Versuche haben ergeben, daß alle diese
Schwingungszahlen, welche der Quarz gibt, zeitlich völlig unverändert bleiben, so
daß sie alle als Normalfrequenzen verwendet werden können. Diese Beobachtung geht
über das bisher über die Schwingungen von Quarzen Bekannte hinus, da man bisher
nur von der Grundwelle und den mehr oder minder harmonischen üb:rschwingungen Kenntnis
hatte, nicht aber von den in der beschriebenen Weise feststellbaren, gänzlich abweichenden
Resonailzfre-(;uenzen und ihrer starken Zusammendrängung bei kurzen Wellen.
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Das erfindungsgemäße bei Empfangseinrichtungen benutzte Quarztönen
wird sinngeinäß als Schwebungsstoß bezeichnet. Die einfachste Erklärung für diese
Erscheinung ist nämlich die, daß bei derjenigen Stellung des Drehkondensators bei
Abstimmen -les Empfaligskreises, welche der Eigenfrequenz des Quarzes entspricht,
letzterer zu Schwingun-#,en erregt wird und daß diese Schwingungen b: iin Weiterdrehen
des Abstimmkondensators mit den Schwingungen des selbsterregten Empfängers interferieren.
Auf diese Weise erhält man einen Klang von abnehmender Stärke und steigender Tonhöhe.
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Bei haarscharfer Abstimmung der Welle des selbsterregenden Empfängers
auf die Eigenwelle des Quarzes bekommt man keinen Schwebungston. Schaltet man in
dieser Stellung den Piezokristall aus, so kann man direkt den fernen Sender empfangen,
ilisbesondere dann, wenn dieser mit einem gleichartigen Piezokristall gesteuert
ist.
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Dieses Quarzklingen ist an sich bekannt und wurde bereits zur Wellenkontrolle
benutzt. So wurde z. B. ein Ouarzresonator parallel zu dem Kondensator eines Schwingungskreises
gelegt, dessen Schwingungszahl bekannt war. Hierauf stellt man durch Resonanzmessungen
dieWellenlänge fest, die bei einem bestimmten Quarzkristall der Eigenschwingung
eines Kristallstückes entspricht, und gewann auf diese Weise eine Methode zur Eichung
piezoelektrischer Kristalle.
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Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß (las Quarztönen zum Empfang
von Wellen der drahtlosen Telegraphie und Telephonie benutzt.
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Es sei noch bemerkt, daß die auf die beschriebene Weise in Empfangskreisen
beobachteten Eigenschwingungen viel zu schwach sind, um Leuchterscheinungen zu erregen
oder auf andere Weise wahrgenommen zu werden. Man hat auf diese Weise mit einem
einzigen Quarzkristall eine außerordentlich große Anzahl von Quarzfrequenzen zur
Verfügung, welche nach einmaliger Eichung stets reproduzierbar sind. Die Verwendung
eines oder mehrerer Quarzresonatoren im Empfänger zur Einstellung der Fernempfangswellen
ist auch für solche Wellen von großem Werte, «-elche nicht genau mit Resonanzfrequenzen
des Quarzes übereinstimmen. Da nämlich
auch ein nicht genau gebauter
Drehkondensator bei Veränderung in 'einem kleinen Bereich eine fehlerfreie Interpolation
zuläßt, so genügt es oft, zu wissen, daß eine bestimmte zu empfangende Welle zwischen
zwei nahe beieinanderliegenden Eigenschwingungen des Quarzes liegen muß. Hat dann
z. B. der Drehkondensator eine gradlinige Wellenteilung (Nierenplattenkondensator),
so kann man auch die Wellenlänge zwischen den beiden durch benachbarte Eigenschwingungen
des Quarzes festgelegten Grenzwellenlängen gradlinig interpolieren und so auch jede
Zwischenwelle genau ermitteln.
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Statt den Ouarzresonator parallel zum Gitterkreise des rückgekoppelten
Audions zu schalten, kann man ihn auch z. B. parallel zu einem im Anodenkreis liegenden
abgestimmten Kreise zu einer Spule oder zu einem Ohmschen Widerstande schalten.
In allen diesen Fällen können die Eigenschwingungen durch die beschriebene Klingerscheinung
im Telephon beobachtet werden. Auch kann der Ouarzresonator bei Benutzung eines
Überlagerungssenders parallel zum Abstimmkreis des Überlagerers geschaltet sein.
Man hört dann ebenfalls im Empfangstelephon bei Verstellung der Überlagererwelle
jedesmal einen Ton im Telephon, wenn eine Eigenschwingung des Kristalls eingestellt
ist. Bei Benutzung eines getrennten Überlagerers kann aber natürlich der Quarzkristall
ebenfalls parallel zu irgendeinem Wechselstromwiderstande in der Empfangsschaltung
selbst liegen.