DE501959C - Einrichtung zum drahtlosen Richtempfang - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß man für den Empfang drahtloser Signale Anordnungen benutzt, bei denen zwei oder mehrere Einzelantenrien derart auf einen gemeinsamen Empfangssammelkreis einwirken, daß ein großer Teil des gesamten Winkelraumes der polaren Empfangscharakteristik abgeblendet wird, d. h. Wellen und atmosphärische Störungen, die aus zu diesem Winkelraum gehörenden Richtungen ankommen, den Empfänger nicht zum Ansprechen bringen können. Die einzelnen Antennen können dabei entweder aus ungerichteten Antennen, aus gerichteten Antennen (Rahmenantennen) oder auch einer Kombi-

J5 nation von beiden bestehen. Alle derartigen Anordnungen besitzen den Nachteil, daß die günstigste Richtwirkung nur erreicht wird für Wellen, die in der Richtung der Standlinie auffallen. Wellen, die aus benachbarten

so Richtungen einfallen, werden zwar noch aufgenommen, aber mit verminderter Intensität und daher mit nicht mehr so großer Störungsfreiheit. Das Wesen aller derartigen auf der Ausnutzung von Richtwirkungen beruhenden

as Anordnungen zur Beseitigung des Einflusses störender Wellen, insbesondere atmosphärischer Störungen, besteht nämlich nicht darin, diese störenden Wellen an sich zu unterdrücken, sondern das Verhältnis von aufgenommener Störenergie zu nutzbarer Empfangsenergie möglichst klein zu machen.

Selbst durch eine Anordnung, wie sie in

der beiliegenden Abb. 1 dargestellt ist, kann für den praktischen Betrieb, bei welchem wahlweise aus mehreren verschiedenen Richtungen aufgenommen werden soll, ein einwandfreies Arbeiten erzielt werden. In der genannten Abb. 1 sind mit A und Ä zwei in einem geeigneten Abstande d angeordnete, gerichtete Antennen, wie beispielsweise Rahmenantennen, oder, wie in der Abbildung angenommen, sogenannte Kreuzrahmen, die auf je eine Goniometeranordnung einwirken, bezeichnet. Die Kreuzrahmen sind bekanntlich in ihrer Wirkung einer drehbaren Rahmenantenne gleichwertig. 35 und 35' bzw. 36 und 36' bedeuten die je senkrecht aufeinander stehenden Einzelrahmen der beiden Kreuzrahmenanordnungen, welche über induktive Kopplungseinrichtungen 37, 37' bzw. 38, 38' mit Übertragungsleitungen, enthaltend Abstimmkapazitäten 39, 39' bzw. 40, 40', auf die beiden Goniometerspulen 41, 41' bzw. 42, 42' der Kreuzrahmeneinzelgoniometer einwirken. Die Suchspulen der beiden Goniometer 43 und 44 wirken über induktive Kopplungsvorrichtungen 45 bzw. 46 auf einen gemeinsamen Empfangskreis, enthaltend eine Abstimmkapazität47 sowie wiederum einen Empfänger 11 bekannter Art mit Telephon bzw. Indikator 12, ein. Man ierhält nun bekanntlich die Gesamtempfangscharakteristik eines derartigen Systems dadurch, daß man die im folgenden als sogenannte »Grundcharakteristik« zu bezeichnende Charakteristik, d. h. diejenige Charakteristik, die sich ergibt, wenn man an den Stellen A und Ä offene Antennen zugrunde legt, mit der Charakteristik je einer der gleichen Einzelantennen (A bzw. A'), im folgenden mit »Einzelcharakteristik« bezeichnet, multipliziert, so wie dies die Abb. 2 zeigt. Es ist bei dieser letzteren angenommen, daß die Charakteristiken der beiden Goniometeranordnungen mit ihrer maxi-

malen Empfangsrichtung in die Richtung der Standlinie A-A zeigen. Dies wird durch entsprechende Einstellung der Einzelrahmen (Abb. 2a) oder, falls Kreuzrahmeneinrichtungen wie im vorliegenden Beispiel verwendet werden, durch entsprechende Orientierung der Goniometerspulen erzielt. Nimmt man nun an, daß die Grundcharakteristik der beiden Antennenanordnungen die Form einer ίο Herzkurve g, wie in Abb. 2b dargestellt ist, besitzt, was leicht durch geeignete Wahl des Abstandes d sowie durch richtige Wahl der Phasenverschiebung in den Leitungen zum gemeinsamen Empfangskreis erreicht werden :5 kann, so ergibt sich bei Multiplikation dieser Grundkurve mit der jeder Empfangsantenne eigenen Einzelcharakteristik eine resultierende Charakteristik c, die gegenüber der Verwendung reiner offener Antennen (Chaao rakteristik g der Abb. 2)* eine wesentlich verbesserte Richtwirkung zeigt.

Man kann nun allerdings auch die in Abb. 2c dargestellte einseitige Richtcharakteristik durch Herausdrehen der Goniometerspulen aus der Standlinienrichtung, wie es in der Abb. 3 näher dargestellt ist, räumlich verdrehen. Man hat dann in diesem Fall die Multiplikation der Grundcharakteristik g mit einer um den betreffendenVerdrehungswinkel verschobenen Einzelcharakteristik e vorzunehmen und erhält dabei die in Abb. 3c dargestellte unsymmetrische Gesamtcharakteristik. Diese besitzt jedoch den besonders empfundenen Nachteil, daß die erzielte maximale Amplitude der resultierenden Empfangsenergie mit Vergrößerung des Drehungswinkels gegenüber der Standlinie bedeutend geschwächt wird. Man erkennt dies sofort bei Betrachtung der Abb. 2b und 3b daraus, daß in Abb. 2b die maximalen Werte der Vektoren beider Kurven, und zwar in Richtung der Standlinie fallend, als Faktoren für den entsprechenden resultierenden, durch Multiplikation erhaltenen Vektor der Kurve c auftreten, während dies nach Abb. 3b niemals der Fall ist, bei der der maximale Vektor einer Kurve immer mit einem kleineren: Vektor der anderen Kurve als deren Maximalvektor für irgendeine Richtung zusammenfällt. Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, um diesem Nachteil abzuhelfen, durch nachträgliche Phasenverschiebungen in den einzelnen zum gemeinsamen Empfangskreis führenden Übertragungsleitungen den maximalen Empfangsvektor wieder zu erhalten. Derartige Phasenverschiebungen sind praktisch sehr schwierig und umständlich durchzuführen und bringen, falls dieselben in der üblichen Weise durch Einschaltung von Abstimmgliedern in die Übertragungsleitungen und durch Verstimmen gegenüber dem Resonanzzustande erzeugt werden, unter Umständen nicht unwesentliche Nachteile mit sich, indem durch eine Verstimmung der Übertragungskreise eine Veränderung der Amplilüde der einzelnen Empfangs ströme und damit auch wiederum eine Änderung der resultierenden Gesamtschwingung im gemeinsamen Empfängerkreis auftreten kann. Dies hat dann das Auftreten von Nebenmaximas bzw. eine damit zusammenhängende Beeinträchtigung der Richtwirkung zum Gefolge. Gemäß der Erfindung werden daher zwei Einzelsysteme verwendet, die aus je zwei Kreuzrahmen oder an Stelle dieser aus zwei ⁷S Paaren ungerichteter Antennen bestehen, deren Standlinien aufeinander senkrecht stehen und die auf einen mit je einer Spule eines gemeinsamen Sammelgoniometers verbundenen Sammelkreis arbeiten, wobei die Orientierung der Einzelantennengebilde sowie die des gemeinsamen Sammelgoniometers dieselbe ist.

Eine derartige Anordnung ist in der beiliegenden Abb. 4 dargestellt und sei an Hand derselben erläutert. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine gegebene Charakteristik mehrerer in einer Standlinie angeordneter, gerichteter Antennen nach Belieben zu be^- herrschen und in jede gewünschte Richtung einzustellen, genau so, als ob es möglich wäre, das gesamte Antennensystem räumlich zu drehen, was sich natürlich infolge der zu großen Dimensionen praktisch nicht durchführen läßt. Dabei ist bei dieser Anordnung jegliche Verwendung ,von Phasenverschiebungsmitteln überflüssig geworden.

Bei der in Abb. 4 dargestellten Anordnung werden nun zwei Systeme nach Abb. 1 mit um 90⁰ gegeneinander versetzter Standlinie vorgesehen, deren Empf angssammelkreise auf ein gemeinsames, im folgenden als Hauptgoniometer bezeichnetes Sammelgoniometer einwirken. Die Drehspulen sämtlicher Goniometer (Einzelgoniometer sowie des Hauptgoniometers) sind sämtlich in die Empfangsrichtung einzustellen und können beispielsweise mechanisch gekuppelt sein und zwangsläufig miteinander gemeinsam betätigt werdcin. Die Wirkung der Anordnung ist dann, wenn man die Abb. 3b betrachtet, in einfacher Weise derart, daß außer der Drehung der Einzelcharakteristik e auch die Grundcharakteristik des Systems g in die Empfangsrichtung hineingedreht wird, so daß sich bei der Multiplikation zur Bestimmung der Gesamtamplitude der Empfangsenergie genau lie gleichen Werte ergeben wie im Falle der Abb. 2 für die Standlinienrichtung. In Abb. 5, welche das Diagramm zur Abb. 4120 darstellt, ist dies näher veranschaulicht. Es bedeuten in Abb. 4 A₁, A₁' zwei Kreuzrahmenanordnungen, die in einem geeigneten Abstande, über den späterhin noch nähere

Angaben gemacht werden, angeordnet sind. A₂, A₂ sind zwei gleiche Rahmenanordnungen, die im selben Abstande, jedoch mit um go° versetzter Standlinie zu den beiden ersteren aufgestellt sind. Die einzelnen Antennenanordnungen sind in der Abbildung der Übersichtlichkeit der Zeichnung halber nicht in ihrer räumlichen Beziehung zueinander dargestellt. 48, 48' und 49, 49' bzw. 50, 50' und

to 51, 51' bedeuten wiederum die Einzelrahmen, die über Kopplungsvorrichtungen 52, 52', S3, S3' bzw. 54, 54', 55, 55' und Übertragungskreise 56, 56', 57, 57' bzw. 58, 58', 59, 59' mit Goniometereinrichtungen 60, 61 bzw. 62, 63 verbunden sind. Die Rahmen sind in ihren Symmetriepunkten über Widerstände 64, 65 bzw. 66, 67 zur Ableitung von Störungen geerdet und vermittels in die Erdleitungen eingeschalteter Kopplungsvorrichtungen 68, 69 bzw. 70, 71 über Übertragungsleitungen 72, 73 bzw. 74, 75 mit den Kreisen der Goniometersuchspulen über Kopplungsvorrichtungen 76, Jj bzw. 78, 79 zwecks Erzielung einer einseitig gerichteten herzförmigen Einzelcharakteristik verbunden. Die sekundären Goniometerkreise (Suchspulenkreise) sind über Kopplungsspulen 80, 81 bzw. 82, 83 mit je einem gemeinsamen Sammelkreis 84 bzw. 85, die auf je eine der Spulen des Hauptgoniometers 86 einwirken, verbunden. Das Hauptgoniometer wirkt seinerseits über Abstimmkreise 87 und 88 auf den Empfänger 11 mit Indikator 12 ein. An Stelle von Kreuzrahmenanordnungen mit Goniometern können an den Stellen A₁, A₁ sowie A₂, A₂' auch einfache drehbare Rahmen aufgestellt werden, wobei dann die Goniometer 60, 61, 62 und 63 wegfallen.

Wenn man auf den Abstand der beiden jedes Paar bestimmenden Antennenanordnungen zur Wellenlänge keine Rücksicht nimmt, so treten der Theorie entsprechend unter Umständen sogar Fälle auf, wo die Empfangsintensität nicht unerheblich größer

♦5 wird als für die Hauptrichtung. Gleichzeitig aber tritt unter allen Umständen eine sehr erhebliche Verschlechterung der Richtwirkung der Anordnung auf. Dieser letztere Übelstand, der gerade bei der vorliegend! beschriebenen Einrichtung unter allen Umständen vermieden werden muß, ist praktisch dann unterdrückt, wenn das Verhältnis maximaler Antennenabstand zur Wellenlänge dß möglichst klein gemacht wird, praktisch < etwa ¹J₁₁₁. Selbstverständlich können zur Erzielung verstärkter Richtwirkung an Stelle der zwei Antennen in jedem Paar noch weitere Antennen auf der gleichen Standlinie, wobei jede Antenne ihr eigenes Goniometer besitzt und sämtliche Antennen eines Systems auf einen Empfangssammelkreis einwirken, angeordnet werden, während die so erhaltenen zwei Empfangssammelkreise der beiden Systeme mit dem Hauptgoniometer verbunden werden.

Wenn es im zuletzt genannten Beispiel speziell darauf ankommt, zu Fehlern bei der Richtungsbestimmung Anlaß gebende Wellen zu unterdrücken bzw. nicht zu empfangen, die von einem aus dem Raum unter einem bestimmten Elevationswinkel einfallen, wie es beispielsweise immer mehr oder weniger bei von Flugzeugsendern ausgestrahlten Wellen oder bei den sogenannten Raumwellen, die erst nach ein oder mehrmaliger Reflexion an einer höheren leitenden Schicht von oben nach der Empfangsstation einfallen, der Fall ist, so ist gemäß einem weiteren Gegenstande der Erfindung jede der Teilantennen so auszugestalten, daß sie an Stelle von zwei geschlossenen Rahmen aus vier ungerichteten Antennen besteht, d. h. daß mit anderen Worten jeder Rahmen durch zwei zusammenarbeitende offene Antennen ersetzt wird. Derartige Einzelgoniometer mit vier offenen An- ⁸S tennen an Stelle von zwei Rahmen sind bereits zur Erzielung des erwähnten Zweckes bekannt geworden. Bei Verwendung derartiger Antennen nach dem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Antennensystem wird hierbei die Ausschaltung genannter Strahlen, um so besser vonstatten gehen, je kleiner in jeder Teilantenne das Verhältnis von Abstand zur Wellenlänge d/λ gemacht wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum drahtlosen Richtungsempfang, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einzelsysteme, die aus je zwei Kreuzrahmen oder an Stelle dieser aus zwei Paaren ungerichteter Antennen bestehen, mit ihren Standlinien aufeinander senkrecht stehen und auf einen i°5 mit je einer Spule eines gemeinsamen Sammelgoniometers verbundenen Sammelkreis arbeiten und daß die Orientierung der Einzelantennengebilde sowie die des gemeinsamen Sammelgoniome- "° ters dieselbe ist (Abb. 4).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Abstand der Einzelantennen eines Systems zur Wellenlänge < 7iu λ gewählt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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