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Schnelltelegraphierverfahren, insbesondere für Kurzwellenübertragung
Die Erfindung betrifft einen mit den trägheitslosen Umwandlungsorganen der Bildübertragung
versehenen Schnelltelegraphen, der grundsätzlich sowohl auf Leitungen als auch auf
dem Funkwege arbeiten kann, seinem Wesen nach aber besonders für Kurzwellenbetrieb
geeignet ist. Zur Umwandlung der Telegrammzeichen in Stromstöße dient auf der Senderseite
die lichtelektrische Zelle (Selenzelle, Selen-Tellur-Zelle, Kaliumphotozelle usw.).
Zur Rückumformung der empfangenen Stromimpulse in Zeichenschrift wird bei photographischer
Registrierung eines der bekannten trägheitsfreien Lichtrelais verwendet, z. B. eine
Glimmlichtröhre oder eine Kerrzelle, während im Falle elektrochemischer Registrierung
die gleichfalls bekannten Mittel der elektrolytischen Bildtelegraphie (Auslösung
elektrochemischer Farbreaktionen auf besonders präpariertem Papier) herangezogen
werden.
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Bei Kurzwellen-Schnelltelegraphie «-aren bisher hauptsächlich der
Intensitätsschwund (Fading) des Empfangssignals und in zweiter Linie die atmosphärischen
Störungen erschwerend für den gesicherten Betrieb. Zur Abhilfe sind verschiedene
Mittel in Vorschlag gebracht worden: Einerseits elektrischeKunstgriffe, um durch
periodische Änderung der Wellenlänge, durch Zusammenfassung mehrerer Empfangsantennen
und durch amplitudenbegrenzende Verstärker den Intensitätsschwund zu verringern
und die Signalstärke konstant zu erhalten. Andererseits die mehrmalige Wiederholung
jedes Zeichens oder Zeichenelementes in gewissen Zeitabständen und die Zusammenfassung
der verschiedenen gleichsinnigen Empfangsignale zur Bildung eines endgültigen registrierten
Zeichens, als Mittel zur Aussiebung von Störungen, die wie Signale gewirkt haben.
Insbesondere hat man für Drucktelegraphen (Baudot) in Vorschlag gebracht, jedes
Element einer Zeichenkombination in Intervallen zu wiederholen und durch die einzelnen
ihm entsprechenden Impulse eine Kette von Kontakten schließen zu lassen, über die
erst die Auslösung des Druckstromes erfolgt (Prinzip von Verdan). Derartige Einrichtungen
mit ihren mechanisch bewegten Kontakten und Druckorganen und ihren Verteilern haben
jedoch eine erhebliche Trägheit, welche die Geschwindigkeit der G'bertragung begrenzt.
Die genannten elektrischen Mittel gegen Signalschwund haben andererseits den Mangel,
daß sie, indem sie die Verstärkung bei Abfallen der Zeichenintensität stark erhöhen,
auch den Störspiegel entsprechend heben, wodurch ebenfalls Fälschungen des Empfangszeichens
entstehen können.
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Die Erfindung benutzt das Prinzip der Zeichenwiederholung in Form
trägheitloser,
die Übertragungsgeschwindigkeit praktisch nicht begrenzender
Umwandlungen und der Surnmierung von Einzelregistrierungen zur Bildung des endgültigen
Zeichens, und zwar in einer Form, welche die richtige Wahl auch dann noch ermöglicht,
wenn einer oder mehrere der Einzelimpulse in Zeiten des Intensitätssch«#undes hineingefallen
sind. Durch die so erreichte.hohe Sicherheit der Zeichenselektion und die trotzdem
große Übertragungsgeschwindigkeit wird es möglich, eine fehlerfreie maschinelle
Übersetzung der symbolischen Telegrammschrift in Klarbuchstaben getrennt von der
eigentlichen Fernübertragung in einem besonderen Prozeß an der Empfangsstelle erfolgen
zu lassen, wie dies aus den späteren Ausführungen näher hervorgehen wird. Es ist
auf diese Weise ferner möglich, mehrere derartige örtliche Übersetzungsapparate
parallel laufen zu lassen, um die durch den Kanal der Fernübertragung mit großer
Geschwindigkeit zugeführten Nachrichtenmengen ohne Stauung verarbeiten und weiterbefördern
zu können.
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Die Erfindung wird hier in Anpassung an das sogenannte Fünferalphabet
beschrieben, bei welchem in bekannter Weise das Zeichen durch eine Kombination von
bis zu fünf Elementen gebildet wird. Der Erfindungsgedanke ist aber auch auf andere
Arten von symbolischer Telegrammschrift, z. B. das Morsesystem, anwendbar.
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In Fig. i bezeichnet i einen ruckweise oder besser gleichförmig laufenden
Telegrammstreifen, der zum Zwecke der sicheren Führung an beiden Rändern mit Löchern
versehen sei. Die Zeichen sind in Fünferalphabetkombinationen eingestanzt oder aufgedruckt,
je nachdem, ob man für die lichtelektrische Abtastung die Durchleuchtung oder die
Reflexion benutzt, wie dies in der Bildtelegraphie bekannt ist. In der Fig. i haben
die einzelnen Elemente jedes Telegrammzeichens beispielsweise die Form länglicher,
schmaler, für durchfallendes Licht bestimmter Schlitze, die in fünf Zeilen 6, 7,
8, 9 und io übereinander angeordnet sind und an Durchleuchtungsspalten 2, 3, 4 oder
5 vorübergehen. Zweckmäßig besteht hierfür der Telegrammstreifen aus lichtundurchlässigem
Papier. Das Wesentliche ist nun die schräge Anordnung der. einzelnen zusammengehörigen
Elemente, und zwar in einem solchen Abstande voneinander, gemessen in der Laufrichtung
des Streifens, daß zwischen den Durchgängen zweier aufeinanderfolgender Elemente
des Zeichens vor einem und demselben Durchleuchtungsspalt ein Zeitraum gelassen
ist, um Elemente anderer Zeichen an anderen Durchleuchtungsspalten alternierend
wirken zu lassen. Diese Vorkehrung sichert also, daß in jedem Augenblick nur ein
einziges Element Licht zur Photozelle durchläßt, und zwar abwechselnd bei Spalt
2, 3, 4 oder 5, denen vier durch einstellbare, beliebig lang zu wählende Zwischenräume
getrennte Abschnitte 1i, 12, 13 und 14 des Telegrammstreifens i zugeordnet sind.
Die Zeichnung läßt die Wirkungsweise eines solchen optischen Sendestreifens am besten
verfolgen, wenn man von demjenigen Element der Zeile 8 ausgeht, welches sich gerade
hinter Spalt 2 befindet (Abschnitt i i). In diesem Augenblick fällt durch die übrigen
Spalte 3, 4, 5 kein Licht auf die Sendezelle. Bewegt sich der Streifen in der Pfeilrichtung
weiter, so wird zunächst das Element der Reihe 8, welches dein in Abschnitt 12 zur
Abtastung kommenden Zeichen angehört, hinter den Spalt 3 treten, während alle übrigen
Spalte verdeckt sind. Die nächste Lichttastung erfolgt in Abschnitt 13,
indem
ein Element in der Schlitzzeile 8 hinter den Spalt 4 tritt, während gleichzeitig
wiederum alle übrigen Spalte abgeblendet sind. Ist Zeile 8 bei Spalt 5 erledigt,
so beginnt die Abtastung der Elemente in der Reihe 9, sofern solche vorhanden sind.
Auf diese Weise geht es weiter mit der Wirkung, daß erstens immer nur jeweils ein
Element übertragen wird, zweitens jedes Element bei .a Durchleuchtungsspalten n-mal
mit passend wählbaren Zeitzwischenräumen gesendet wird. Die Wahl von vier Spalten
ist nur ein Beispiel; es kann deren Zahl kleiner oder größer gemacht werden, je
nach den Erfordernissen des Betriebes.
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Ein Ausführungsbeispiel der optischen Einrichtung zur lichtelektrischen
Abtastung des Sendestreifens nach dem Prinzip von Fig. i zeigt Fig. 2. Der Streifen
ist hier mit 25 bezeichnet und läuft an den Spalten 2, 3, 4 und 5, die in einer
zylindrischen Wand des Gehäuses 15 eingelassen sind, stetig vorbei. Durch Führung
über Rollen wird ein gutes. Anliegen -des Streifens gesichert. Die Rollen 26, 27
und 28 sind fein verstellbar und gestatten genaues Einregulieren des Abstandes zwischen
den einzelnen Abtastzonen. Vor den Spalten 2, 3, 4, 5 sind Glühlampen mit Leuchtkörpern
2i, 22, 23, 24 justiert, die zweckmäßig als seitlich stehende Spiralen oder Bänder
ausgebildet sind, um mit der Lichtquelle möglichst nahe an die Schlitze im Sendestreifen
und an die Durchleuchtungsspalte herangehen zu können. Das durch diese fallende
Licht wird durch Linsen 16, 17, 18,
ig auf die lichtelektrische Zelle 2o,
z. B. eine Kaliumphotozelle nach Elster und Geitel, geworfen, welche die den Sender
steuernden Stromstöße erzeugt. Bei Reflexionsabtastung an Stelle der Durchleuchtungsabtastung
kann' eine entsprechend abgeänderte Anordnung benutzt
werden, wie
dies aus der Bildtelegraphie grundsätzlich bekannt ist.
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Die Fig.3 zeigt eine Einrichtung zum Empfangen, und zwar mittels photographischer
Registrierung auf einem dem Sendestreifen entsprechenden, durch Randperforation
geführten Bande aus Photopapier. Dieses Band 48 ist nach Art der Senderanordnung
in Fig. 2 über Rollen geführt und passiert die Beleuchtungsspalte 37, 38, 39 und
4o, die auch in Fig.5 angedeutet sind. Durch die Spalte kann von der im Innern des
Gehäuses befindlichen trägheitsfreien Empfangslichtquelle 29, 30, 31 durch Linsen
32, 33, 3,1, 35 photographisch wirksames Licht auf das Registrierband geworfen «-erden.
Die Lichtquelle wird durch die Empfangsströme in einer Weise gesteuert, die aus
der Bildtelegraphie bekannt ist. Zweckmäßig verwendet man eine Glimmlichtlampe mit
stark aktinisch strahlender Gasfüllung, z. B. einem Gemisch von Argon und Stickstoff.
Es kann hierbei der ultraviolette Bereich ausgenutzt werden, indem man das Gefäß
der Lampe und die Linsen aus dafür durchlässigem Material (Uv iolglas, Quarz) herstellt.
Die Ausführung einer hierzu brauchbaren Lampe ist in Fig..1_ nur schematisch angedeutet,
ohne die wirklichen Maßverhältnisse und Einzelheiten der Anordnung zu berücksichtigen.
Im Innern des Lampenkolbens 29 sitzen zwei Elektroden, und zwar eine als Teil eines
Zylinders ausgebildete Glimmlichtkathode 3o, die auf der Innenseite durch ein anliegendes
Rohr gegen Glimmstromansatz isoliert ist, und eine bügelförmig um sie herurngeführte
Anode 31. Nähere Einzelheiten dieser Lichtquelle, ihrer Schaltung und Steuerung
interessieren in diesem Zusammenhange nicht. Wesentlich ist, daß das Kathodenblech
30 so weit zu einem Zylinder geschlossen ist, daß es, aus den verschiedenen
Richtungen der abbildenden Linsen 32 bis 35 gesehen, gleiche Flächengröße aufweist,
damit die Abbildungen auf die einzelnen Durchlaßspalte 41 bis 44 in Fig. 3 die gleiche
Ausdehnung haben. Natürlich können auch passend ausgebildete Kerrzellen oder andere
Lichtrelais an die Stelle der Glimmlichtröhre treten.
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Die Rollen 45, 46, 47 dienen dem gleichen Zweck wie die Rollen 26,
27, 28 in Fig. 2. Außerdem ist eine rotierende Blende 36 vorgesehen, die jeweils
immer nur einen der Spalte 41, 42, 43, 44, und von diesem nur einen Teil seiner
Höhe, entsprechend den Zeilen 6, 7, 8, 9 oder io freigibt, so daß jeder Lichtimpuls
der Glimmlampe 29 nur auf eine ganz bestimmte, einem Element zugeordnete Stelle
des Registrierstreifens schwärzend einwirkt. Von den Durchlaßöffnungen der Blende
36 sind der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 3 nur vier mit den Zahlen 37 bis 4o
gezeichnet, welche den Wechsel der Belichtung in den Abschnitten, die den Spalten
4, 42, 43, 44 zugeteilt sind, veranschaulichen sollen. Die tatsächliche Anordnung
geht klarer aus Fig. 5 hervor, die einen Teil der Abwicklung der Blende 36 darstellt.
Des besseren Verständnisses wegen haben hierbei die feststehenden Spalte 41, 42,
43, 44 nur den Abstand eines einzigen Zeichens, während sie in Wirklichkeit, auf
dem Streifen gemessen, ein beliebiges Vielfaches davon haben können, wie dies in
Fig. i angedeutet ist. Man erkennt wiederum in Fig. 5, daß momentan immer nur durch
einen Spalt Licht fällt und daß die Spalte untereinander beim Empfangen genau so
abwechseln wie beim Senden. Dadurch wird erreicht, daß die vier (bzw. z) Einzelimpulse,
die jedes Zeichenelernent aussendet, an der gleichen Stelle des Empfangsstreifens
summierend registriert und gesammelt werden, falls Sende- und Empfangsstreifen sowie
Blende 36 synchron laufen. Will man nicht die Schwärzungen für jedes Element an
einer und derselben Stelle des Empfangsstreifens durch genaue Überdeckung der aa-2%larken
summieren, so kann man auch so arbeiten, daß die Einzelmarken, die das betreffende
Element in Intervallen übertragen, bandartig aneinandergereiht werden, wobei man
für die später zu beschreibende Übersetzung dann nicht den Schwärzungsgrad auswertet,
sondern die geschwärzte Fläche. Diese Abänderung ist dadurch zu erreichen, daß man
die Beleuchtungsschlitze stufenweise um eine Elementbreite gegen die in Fig.5 gezeichnete
Lage versetzt. Die Markierungen überdecken sich dann nicht, sondern reihen sich
dicht aneinander. Diese letztere Methode gestattet eine sehr genaue Zeichenwahl,
wenn so gearbeitet wird, daß jeder Einzelimpuls die photographische Schicht bis
zur Sättigung schwärzt. Während die Empfangszeichen auf einem Streifen, der nach
der Methode der Summierung der Schwärzungen aufgenommen ist, wie in Fig.6 aussehen
(Abb.49 der Schlitze des Sendestreifens in Fig. i), erscheint ein nach der zweitgenannten
Methode der Summierung von Flächen aufgenommener Empfangsstreifen gemäß Fig. 7,
worin mit 5o die entstehenden, durch Aneinanderreihung von Einzelbildern der Schlitze
des Sendestreifens erzeugten Flächen bezeichnet sind.
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Die Blende 36 (Fig. 3) muß analog dem Sendestreifen arbeiten, d. h.
kontinuierlich, falls dieser auch kontinuierlich läuft. Bewegt er sich dagegen ruckweise,
so muß eine entsprechende Einrichtung für ruckweisen Schlitzwechsel und Bandtransport
auch empfangseitig getroffen werden.
An Stelle der in Fig. 3 gezeichneten
Anordnung läßt sich natürlich auch eine mit ebenso vielen trägheitsfreien Lichtquellen
wie Beleuchtungsspalten arbeitende Ausführungsform setzen, bei welcher durch einen
Synchronumschalter die verschiedenen Lichtquellen (Glimmlichtröhren, Kerrzellen
usw.) kommutiert werden.
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Es ist dann nur notwendig, am zweckmäßigsten durch eine passend bewegte
Blende, die Höhe der Markierungen entsprechend den Zeilen 6, 7, 8, 9, io zu begrenzen
und die Zeilen selber in der richtigen Folge zu wechseln.
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Arbeitet man an Stelle des photographischen Empfangs mit elektrochemischer
Registrierung der Zeichen, so ersetzt man die Fig.3 durch eine Anordnung, bei welcher
durch einander abwechselnde, kommutierte Stromiibergangskontakte die richtige Lage
der chemischen Marken auf dem Empfangsstreifen gesichert wird. Die Stromübergangskontakte
vertreten die jeweils für den Durchgang des Lichtes vorgesehenen Schlitze.
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Die Übersetzung des mit der beschriebenen Einrichtung erhaltenen Empfangsstreifens
in Druckschrift erfolgt zweckmäßig durch die bekannten Mittel, die beim Siemens-Schnelltelegraphen,
beim Baudot-Mehrfachtelegraphen oder anderen Systemen zur Umformung der Stromimpulskombinationen
in Typen des normalen Alphabets dienen. Die Stromstöße für die Betätigung des Übersetzers
werden hierbei natürlich nicht durch die für jene bestehenden Apparate gebräuchlichen,
mit Lochstreifen beschickten Kontaktgeber erzeugt, sondern durch eine lichtelektrische
Abtastanordnung, die an die Stelle solcher senderseitigen Kontaktgeber tritt. Je
nachdem, ob man mit Deckung oder flächenartiger Aneinanderreihung der Einzelschwärzungen
auf dem photographischen Empfangsstreifen arbeitet, wird die lichtelektrisch betätigte
Übersetzeranordnung etwas verschieden ausgeführt. Das gemeinsame Prinzip ist, zur
Aussiebung von Störungen das Übersetzerorgan ansprechen zu lassen, wenn eine gewisse,
genügende Anzahl von Einzelimpulsen für jedes Element registriert worden ist. Wird
z. B. jedes Element sechsmal gesendet, so dürfte es richtig sein, die Ansprechschwelle
so zu wählen, daß eine Schwärzungsintensität bzw. eine Schwärzungsfläche, die der
Wirkung von drei registrierten Impulsen entspricht, den Mindestwert für die Auslösung
des Übersetzersystems darstellt. Es ist dadurch einerseits eine hinreichende Selektion
gegen Störungen gegeben, da die Wahrscheinlichkeit, daß solche streng periodisch
immer wieder gerade in die kurze Zeitspanne der Registrierung des betreffenden Elementes
mit genügender Stärke hineinfallen, klein genug ist, um praktisch weitgehend auszuschließen,
daß drei Störimpulse an der betreffenden Stelle an Stelle echter Telegraphierimpulse
markiert werden. Andererseits ist hierbei die richtige Steuerung des Übersetzers
noch möglich, wenn drei von den sechs gesendeten Einzelimpulsen infolge Schwund
der Signalstromstärke ausgeblieben sind. Je nach den verschiedenen Betriebsverhältnissen
wird man natürlich die Zahl der Einzelimpulse je Element und die Schwelle für die
lichtelektrische Betätigung der Übersetzungseinrichtung (mit den notwendigen Toleranzen)
verschieden wählen.
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Um die Übersetzung bei der erfindungsgemäßen Telegraphiermethode auszuführen,
läßt man den Empfangsstreifen (der auf eine größere Anzahl von Apparaten aufgeteilt
werden kann) an einer Abtastvorrichtung vorbeilaufen, welche der Reihe nach die
verschiedenen Elemente der Zeichenkombination auf die Photozelle zur Einwirkung
bringt. Die Ansprechschwelle kann z. B. durch passende Gitterspannungsverriegelung
des Photostromverstärkers eingestellt werden, gleichgültig, ob man den Schwärzungsgrad
oder die Schwärzungsfläche auswertet. Die von der Photozelle erzeugten Stromstöße
stellen dann in bekannter Weise die Relais einer gewöhnlichen Übersetzereinrichtung
ein, wie sie in allen notwendigen Teilen bei den heute vorhandenen Geräten, z. B.
beim Siemens- oder Baudot-Telegraphen, fertig gegeben ist. Zwischen der Abtasteinrichtung
für die Übersetzung und dem den Drucker steuernden Übersetzer kann natürlich eine
längere Leitung liegen, über die z. B. das auf kurzer Welle empfangene Telegramm
weiterbefördert wird.
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Die Fig. 8 erörtert schematisch ein Beispiel zur Ausführung der örtlichen
Übersetzung des photographischen oder elektrochemischen Empfangsstreifens nach Fig.
6 oder 7 in eine Folge von Klarbuchstaben. Der zur Übersetzung kommende Empfangsstreifen
ist mit 48 bezeichnet und läuft über Rollen 49, 5o an einer lichtelektrischen Abtastungsvorrichtung
vorbei. Das Licht einer Lichtquelle (Glühlampe) 53 wird durch eine rotierende Blende
5.4 hindurch, von welcher nur ein Teil der Durchbrechungen 55 gezeichnet ist, mit
Hilfe einer Linse 52 auf den Streifen 48 geworfen, und zwar in solchem Rhythmus,
daß der Reihe nach die einzelnen Elemente jedes Zeichens zur lichtelektrischen Auswertung
nach den vorstehend angegebenen Prinzipien gelangen können. Zweckmäßig ist, da es
sich um Reflexion des Lichtes handelt, die lichtelektrische Zelle (Selenzelle, Selen-Tellur-Zelle,
Photozelle), die mit 5 1 bezeichnet ist, ringförmig ausgebildet, um einen
hohen Anteil
des reflektierten Lichtes auszunutzen. Die von dieser
Zelle erzeugten und durch den Verstärker 61 in bekannter Weise verstärkten Stromstöße
wirken auf das Relais 62, 63. welches die Stelle des normalen Empfangsrelais eines
Siemens- oder Baudot-Typendrucktelegraphen vertritt. Von hier all wird die normale
bekannte Übersetzereinrichtung dieser Systeme praktisch unverändert benutzt. Sie
ist mit 59 bezeichnet und nur schematisch angedeutet. Durch das Relais 62 werden
in üblicher Weise die fünf Wählerrelais betätigt, deren Einstellungskombinationen
dann beim Druckvorgang auf dem Streifen 6o die gewählten Buchstaben ergeben. Selbstverständlich
müssen die Rotationsgeschwindigkeit der Blende 55, die Fortschubgeschwindigkeit
des Streifens 48 und die Geschwindigkeit des Typenwählers in dem Übersetzer 59 in
einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Zu diesem Zweck sind alle diese Vorgänge
von demselben Motor 57 abhängig gemacht, der unter Benutzung von Übersetzungsgetrieben
58 u. dgl. mechanischen Kupplungen 56 das Verhältnis der Geschwindigkeiten bestimmt.