DE574178C

DE574178C - Method for avoiding the effects of fading in wireless signal transmission, especially on short waves

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Publication number: DE574178C
Application number: DER77484D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1928-03-15
Filing date: 1929-03-14
Publication date: 1933-04-10

Description

' DEUTSCHES REICH' GERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 10. APRIL 1933ISSUED ON APRIL 10, 1933

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21a⁴ GRUPPE 22oeCLASS 21a ⁴ GROUP 22oe

Radio Corporation of America in New YorkRadio Corporation of America in New York

insbesondere auf kurzen Wellenespecially on short waves

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. März 1929 abPatented in the German Empire on March 14, 1929

ist in Anspruch genommen.is used.

' Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung der Schwundwirkungen bei drahtloser Signalübertragung, insbesondere auf kurzen Wellen.The invention relates to a method for avoiding the effects of shrinkage wireless signal transmission, especially on short waves.

Die Erfahrungen haben gezeigt, daß Kurzwellensignale an verschiedenen Punkten, die nur durch kurze Entfernungen voneinander getrennt sind, verschieden schwinden und ferner, daß die Phasenbeziehung zwischenExperience has shown that shortwave signals at different points, which are separated from each other only by short distances, dwindle differently and also that the phase relationship between

ίο den Signalspannungen an diesen Punkten verschiedene Male pro Minute sich ändert. In Übereinstimmung mit diesen Beobachtungen hat man festgestellt, daß Signale verschiedene Schwundeigenschaften besitzen, wenn sie mit Antennen aufgenommen sind, die an verschiedenen Punkten stehen, oder mit Antennen, die an demselben Punkt stehen, aber verschiedene Richteigenschaften haben. Wenn zwei oder mehrere Antennen mit einem Abstand von mehreren Wellenlängen voneinander aufgestellt werden, hat es sich gezeigt, daß in bestimmten Perioden Signale auf einer der Antennen in einem gegebenen Augenblick größte Stärke und auf einer anderen Antenne in demselben Augenblick kleinste Stärke besitzen.ίο the signal voltages at these points changes different times per minute. Consistent with these observations it has been found that signals have different fading properties, if they are recorded with antennas that are at different points, or with antennas that are at the same point but have different directional properties. When two or more antennas with a distance of several wavelengths are set up from each other, it has been shown that in certain periods signals greatest strength on one of the antennas at a given moment and on another Antenna have the smallest strength at the same moment.

Ursprünglich dachte man, daß es möglich sein könnte, Hochfrequenzenergien, die von mehreren Antennen aufgenommen werden, einem gemeinsamen Empfänger zuzuführen und die Energien direkt in diesem zu addieren; dieses hat sich nicht als durchführbar erwiesen, da es sich ergeben hat, daß die Phasenbeziehungen zwischen der Signalspannung, die an einer Antenne aufgenommen würde, und der, die an einer anderen Antenne aufgenommen wurde, die etwa einige hundert Meter entfernt lag, von Moment zu Moment wechseln und daher diese Spannungen sich in einem Augenblick addieren und im anderen Augenblick aufheben. Man könnte zwar zufriedenstellende Resultate erzielen, wenn der Empfänger schnell von einem Antennensystem auf das andere umgeschaltet würde, jedoch stellt dieses keine direkte Kombinationswirkung dar.Originally it was thought that it might be possible to generate high frequency energies from several antennas are added to a common receiver and to add the energies directly in this one; this has not proven to be feasible proven, since it has been shown that the phase relationships between the signal voltage, that would be picked up on one antenna and that on another antenna was recorded, which was about a few hundred meters away, change from moment to moment and therefore these tensions add up in one moment and cancel each other out in the next. One could achieve satisfactory results, if the receiver were to be switched quickly from one antenna system to the other, however, this does not constitute one direct combination effect.

Man hat daher bereits erkannt, daß man, um von den Phasenbeziehungen der Empfangsströme unabhängig zu werden, nicht die Hochfrequenzenergien der verschiedenen Antennen in einem gemeinsamen Empfangskreis kombinieren durfte, sondernIt has therefore already been recognized that in order to benefit from the phase relationships of the Receiving currents to become independent, not the high frequency energies of the different Was allowed to combine antennas in a common receiving circuit, but

erst" die Niederfrequenzenergien. Zur Befreiung von atmosphärischen Störungen¹ hatte man eine derartige Niederfrequenzkomb'ination bereits benutzt und erzeugte dabei die Niederfrequenz in den Empfängern durch Überlagerung. Bei Überlagerung sind aber die Niederfrequenzphasen ihrerseits von den Hochfrequenzphasen abhängig, so daß der gemeinsame Indikator von den bei Schwunder scheinungen vorhandenen Phasenwechseln nicht frei sein kann. Wenn man also die aus dem Überlagerungsempfang sich ergebenden getrennten Hörfrequenzen in einem gemeinsamen Telefonkreis kombiniert, so erhält man noch keinen schwundfreien Hörempfang. Anders ist es beim Schreibempfang, wenn man, wie· dies schon geschehen ist, die von den getrennten Empfängern gelieferten Niederfrequenzströme vor ihrer Kombinierung getrennt in reine Gleichstromimpulse umformt und diese dann erst auf den gemeinsamen Schreibapparat zur Wirkung bringt. Die Gleichstromenergien addieren sich dann unabhängig von den Phasen der Empfangsströme und gewährleisten den schwundfreien Empfang.first "the low-frequency energies. To free them from atmospheric disturbances ¹ such a low-frequency combination had already been used and the low-frequency was generated in the receivers by superimposing them If you combine the separate audio frequencies resulting from the superimposed reception in a common telephone circuit, you still do not get a fading-free audio reception. It is different with write reception if you have, as has already happened , converts the low-frequency currents supplied by the separate receivers separately into pure direct current pulses before combining them and only then brings them to effect on the common writing device nd ensure fading-free reception.

Die Erfindung gelangt nun in Anknüpfung an diesen schwundfreien Schreibempfang auch zu einem schwundfreien Hörempfang dadurch, daß die Gleichstromimpulse, um hörbare Zeichen herzustellen, ihrerseits benutzt werden, um einen Tongenerator zu steuern. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 zunächst ein Schema für den bekannten schwundfreien Schreibempfang. Es sind 1 und 3 an verschiedenen Orten stehende Antennen, die bei 5 und 7 geerdet sind. Die auf diese Antennen treffende Hochfrequenzenergie wird auf Transformatoren 9 und 11 übertragen und von dort durch die Kreise 13 und 15 zu den Empfangseinrichtungen 17 und 19 weitergeleitet. Die Empfänger 17 und 19 können beliebiger Art sein, z. B. Überlagerungsempfänger mit gemeinsamem Oszillator oder mit für jeden Empfänger getrenntem Oszillator. The invention is now based on this non-fading write reception as well to a fading hearing reception by allowing the direct current pulses to be audible Making characters, in turn, are used to control a tone generator. The drawing shows in Fig. 1 first a scheme for the known non-shrinkage Write receipt. There are 1 and 3 antennas in different places, which are used in 5 and 7 are grounded. The high frequency energy hitting these antennas is transmitted to transformers 9 and 11 and from there forwarded through the circles 13 and 15 to the receiving devices 17 and 19. The receivers 17 and 19 can be of any type, e.g. B. Overlay Receiver with a common oscillator or with a separate oscillator for each receiver.

Der Ausgang der Empfänger wird durch Verstärker 21 und 23 verstärkt.The output of the receivers is amplified by amplifiers 21 and 23.

Von diesen Verstärkern geht die Energie _So zu den Primärwicklungen 29 und 31 der Transformatoren 25 und 27, von den Sekundärwicklungen 33 und 35 weiter zu den Gleichrichterröhren 37 und 39, die von der Batterie 49 mit Vorspannung versehen werden. Die Heizfäden 43 und 45 können parallel geschaltet und von der gemeinsamen Batterie 47 beheizt werden.From these amplifiers the energy _S o goes to the primary windings 29 and 31 of the transformers 25 and 27, from the secondary windings 33 and 35 on to the rectifier tubes 37 and 39, which are provided with bias voltage by the battery 49. The heating filaments 43 and 45 can be connected in parallel and heated by the common battery 47.

In Reihe mit der Batterie 49 liegt dieIn series with the battery 49 is the

Wiedergabevorrichtung 41, die nur auf gleichgerichtete Impulse anspricht und daher nicht zwischen der Phasenbeziehung des Eingangs zu den beiden Empfängern differenziert. Die Vorrichtung 41 spricht also nur auf die Energie an, während die Phasenbeziehung ohne Einfluß bleibt.Playback device 41 that only works on rectified Responds to pulses and therefore does not differentiate between the phase relationship of the input to the two receivers. the Device 41 therefore only responds to the energy during the phase relationship remains without influence.

Zur Erzielung einer Aufnahme in 41 werden die Schalter 51 und S3 in den Anodenkreisen geschlossen. Um jedoch die zu den Empfangskreisen gelangenden Energien getrennt zu bestimmen, können die Schalter 51 und 53 geöffnet und die Schalter 55 und 57 geschlossen werden, so· daß dann die Energien aus den beiden Antennen in den Vorrichtungen R₁ undi?₂ angezeigt werden.To achieve an inclusion in 41, switches 51 and S3 in the anode circuits are closed. However, in order to determine the energies reaching the receiving circuits separately, the switches 51 and 53 can be opened and the switches 55 and 57 closed so that the energies from the two antennas in the devices R _{1 and 1} ? ₂ are displayed.

Fig. 3 zeigt das Resultat des getrennten und¹ kombinierten Empfangs. A ist der Schreibempfang aus der Antenne 1 auf dem Apparat R₁, bei d ist vollständiger Zeichenschwund. B ist der Empfang aus Antenne 3 . in R₂ mit Zeichenschwund bei J₁. Die Kurve C zeigt die von beiden Antennen kombinierten, in der Vorrichtung 41 empfangenen Signale; man erkennt, daß durch Kombinieren der .Energieimpulse, die vollständig unabhängig von der Phase der die Antennen erreichenden Signale sind, das- Signal vollkommen genau und leserlich niedergeschrieben wird.Fig. 3 shows the result of the separate and ¹ combined reception. A is the write reception from antenna 1 on apparatus R ₁ , at d there is complete character fading. B is the reception from antenna 3. in R ₂ with loss of characters at J ₁ . Curve C shows the combined signals received in device 41 from both antennas; it can be seen that by combining the .Energieimpulse, which are completely independent of the phase of the signals reaching the antennas, the signal is written down completely accurately and legibly.

Fig. 2 zeigt dann ein Beispiel einer Schaltung gemäß der Erfindung für den Hörempfang. Es sind beispielsweise zwei an demselben Ort aufgestellte Antennen mit verschiedenen Richteigenschaften vorhanden; ιοί ist eine senkrechte und 103 eine waagerechte Doppelantenne. Die Energie von· ior geht zu einem Hochfrequenzverstärker 105 und von dort zu einem Empfänger 109, von dort durch einen Niederfrequenzverstärker 113 zu der Primärwicklung 121 eines Transformators, von der Sekundärwicklung 125 zum Gleichrichter 129. In ähnlicher Weise geht die Energie von der waagerechten Antenne 103 zum Hochfrequenzverstärker 107, Empfänger in, Niederfrequenzverstärker, Transformator 119 zum Gleichrichter 131.Fig. 2 then shows an example of a circuit according to the invention for hearing reception. There are, for example, two antennas set up at the same location with different directional properties; ιοί is a vertical and 103 a horizontal Double antenna. The energy from ior goes to a high frequency amplifier 105 and from there to a receiver 109, from there through a low frequency amplifier 113 to the primary winding 121 of a transformer, from secondary winding 125 to rectifier 129. Similarly the energy goes from the horizontal antenna 103 to the high frequency amplifier 107, Receiver in, low frequency amplifier, transformer 119 to rectifier 131.

Die Röhren 129 und 131 enthalten bei dem gewählten Ausführungsbeispiel einen Heizfaden und zwei Anoden, jedoch können auch Gleichrichter mit einer Anode verwendet werden. Durch Gleichrichtung beider Halb- u₀ wellen sind die Gleichstromimpulse gleichförmiger. Der überlagerte Wechselstromton hat dann die doppelte der Eingangsniederfrequenz und beeinflußt nicht mehr so leicht den Schreibstift, der durch die bei einfacher Ventilschaltung auftretenden niedrigen Wechselstrompulsationen zum Vibrieren gebracht werden kann.In the chosen embodiment, the tubes 129 and 131 contain a filament and two anodes, but rectifiers with one anode can also be used. The direct current pulses by rectifying both half- waves u ₀ uniform. The superimposed alternating current tone then has twice the input low frequency and no longer affects the pen so easily, which can be made to vibrate by the low alternating current pulsations that occur with simple valve switching.

Die überlagerten Pulsationen kann man auch durch Kondensatoren beseitigen, jedoch empfehlen sich für höhere Telegraphiergeschwindigkeiten Siebkreise, wie sie inThe superimposed pulsations can also be eliminated by using capacitors, however are recommended for higher telegraphing speeds, as shown in

Fig. 2 mit 139 bezeichnet sind. Nachdem der gleichgerichtete Strom dieses Filter 139 passiert hat, erhält man einen reinen Gleichstrom, der sich entsprechend dem Tasten an der Sendestelle ändert. Dadurch, daß man die Gleichrichterausgänge parallel schaltet, trägt jeder Empfänger seinen Teil der empfangenen Signalenergie bei, und zwar ohne Rücksicht auf die Phase der Hochfrequenzströme. Fig. 2 are designated by 139. After this the rectified current has passed this filter 139, a pure direct current is obtained, which changes according to the key at the transmitting station. By being connects the rectifier outputs in parallel, each receiver carries its part of the received signal energy regardless of the phase of the high frequency currents.

Zur Erzeugung des Tonsignals schließen die Leitungen 189 und 191 an die innerhalb des punktierten Rechtecks enthaltene Apparatur an. Das ungeerdete Ende des Wider-Standes 135 ist durch eine Vorspannungsbatterie 141 mit dem Gitter 147 einer Begrenzerröhre 143 verbunden. Dieser Röhre wird die Anodenspannung durch eine Batterie 151 geliefert, die mit einem Widerstand 153 in Reihe liegt. Der Anodenkreis wird durch den Heizfaden 149 vervollständigt, der bei 155 geerdet ist. Das Gitter 147 von 143 wird normalerweise durch die Batterie 141 so vorgespannt, daß ein Anodenstrom fließt, wenn kein Signal aufgenommen wird. In diesem Falle fließt der Anodenstrom durch Anode 145, Faden 149, Batterie 151 und Widerstand 153. Wenn jedoch von den Antennen 101 und 103 Signale aufgenommen werden, so fließen Gleichstromimpulse durch den Widerstand 135. Der Punkt 133 wird dann infolge des Spannungsabfalls an 135 gegenüber seiner früheren Spannung negativ und daher die normale Vorspannung am Gitter 147 überwunden. Die Spannung, bei der das Abschneiden erfolgt, hängt sowohl von der Spannung und Polarität der Batterie 141 als auch von den Kennlinien der Röhre 143 ab.To generate the tone signal, the lines 189 and 191 connect to the inside of the dotted rectangle. The ungrounded end of the resistance 135 is through a bias battery 141 to the grid 147 of a limiter tube 143 connected. This tube receives the anode voltage from a battery 151 supplied with a resistor 153 is in series. The anode circuit is completed by the filament 149, the is grounded at 155. The grid 147 of 143 is normally biased by the battery 141 so that an anode current flows, when no signal is recorded. In this case the anode current flows through Anode 145, filament 149, battery 151 and Resistor 153. However, when receiving signals from antennas 101 and 103 DC pulses flow through resistor 135. Point 133 becomes then due to the voltage drop at 135 negative compared to its previous voltage and therefore the normal bias on grid 147 has been overcome. The tension at The amount of clipping that takes place depends on both the voltage and polarity of the battery 141 as well as on the characteristics of the tube 143.

Man erkennt auch, daß, wenn durch die Röhre 143' Anodenstrom fließt, am Widerstand 153 ein Spannungsabfall entsteht. Das Gitter 163 der Röhre 159, das über die Vorspannungsbatterie 157 an 153 liegt, wird dann negativ. In diesem Falle läßt die Röhre I59,_ wenn kein Signal auf ihr liegt, keinen Anodenstrom durch. Wenn der Anodenstromfluß durch die Röhre 143 jedoch wegen der von den Antennen aufgenommenen Signale abgeschnitten wird, dann lädt die Vorspannungsbatterie 157 das Gitter 163 weniger negativ auf und beginnt die Röhre 159 sofort Anodenstrom aus der Batterie 177 durchzulassen. Mit der Leitung der Anodenbatterie 177 ist durch einen Transformator 181 ein Hörfrequenzgenerator 187 verbunden. Ferner ist mit dieser Leitung ein Transformator 169 verbunden, der die Energie auf einen Tonkreis 175 überträgt. Man erkennt so, daß die Frequenz des Nied'erfrequenzgenerators 187 in dem Tonkreis 175 während der Perioden gehört wird, wo Anodenstrom durch die Röhre 159 hindurchfließt, oder mit anderen Worten, wo auf einer der Antennen 101 oder 103 Signale aufgenommen werden.It will also be seen that when anode current is flowing through tube 143 ', it will appear at the resistor 153 a voltage drop occurs. The grid 163 of the tube 159, which is over the bias battery 157 is at 153, then becomes negative. In this case the Tube I59, _ if there is no signal on it, no anode current through. When the anode current flows through tube 143, however is cut off because of the signals picked up by the antennas, then charges the bias battery 157 the grid 163 less negative and tube 159 immediately starts anode current from battery 177 to let through. The lead of the anode battery 177 is through a transformer 181 an audio frequency generator 187 is connected. Furthermore, a transformer 169 is connected to this line, which the energy transfers to a tone circle 175. You can see that the frequency of the low frequency generator 187 is heard in tone circle 175 during the periods where Anode current flows through the tube 159, or in other words where on a the antennas 101 or 103 received signals will.

Es ist also zu beachten, daß das Funktionieren des Begrenzers 143 und des Modulators 159 in dem punktierten Rechteck der Fig. 2 dadurch bestimmt wird, wie negativ der Punkt 133 wird und wie dieses das Gitter 147 der Röhre 143 beeinflußt, da dieses Merkmal maßgebend dafür ist, ob die Röhre 143 Anodenstrom durchläßt oder nicht. In gleicher Weise kommt es auf die Größe des Widerstandes 153 und die Batterie 157 an, die ungefähr ebenso groß sein muß wie die' Batterie Γ51, da davon abhängt, ob die Röhre 159 Anodenstrom durchläßt oder nicht. Zu beachten ist ferner, daß, wenn der Begrenzer so eingestellt ist, daß das geringste Signal den Punkt 133 genügend negativ macht, um den Anodenstrom von 143 auf Null zu verringern, eine weitere Signalverstärkung keine Wirkung- auf den Tonausgang des Transformators 169 hat. Daher werden, wenn die kombinierten Gleichrichterströme über mäßige Grenzen hinaus sich ändern, bei richtiger Einstellung diese Änderungen nicht durch die Röhre 159 wiedergegeben, die den Tonausgang regelt.It should therefore be noted that the functioning of the limiter 143 and the modulator 159 in the dotted rectangle of FIG. 2 is determined by how negative the point 133 becomes and how this affects the grid 147 of the tube 143, since this The characteristic is decisive for whether the tube 143 lets anode current through or not. In in the same way it depends on the size of the resistor 153 and the battery 157, which must be about the same size as the 51 battery, since it depends on whether the tube 159 anode current passes or not. It should also be noted that when the limiter is set so that the smallest signal makes point 133 negative enough to cause To reduce the anode current from 143 to zero, no further signal amplification is required Effect on the sound output of the transformer 169. Therefore, if the Combined rectifier currents change beyond moderate limits if the setting is correct these changes are not reflected through the tube 159, which is the sound output regulates.

Wenn die Hochfrequenzverstärker 105 und 107 beträchtliche Energien liefern können, ist es nicht notwendig, das Signal auf niedrigere Frequenz umzuwandeln, da der Ausgang der Hochfrequenzverstärker direkt durch die Gleichrichter 129 und 131 gleichgerichtet werden kann. Durch Verwendung mehrerer Hochfrequenzverstärkerstufen mit mehreren abgestimmten Kreisen kann man einen hohen Grad von Selektivität erzielen. Mit einer solchen Anordnung kann man leicht die Gleichrichterausgänge sieben, was besonders für hohe Tastgeschwindigkeiten von mehreren hundert Perioden erwünscht ist. In manchen Fällen ist es auch wünschenswert, das Signal auf eine Zwischenfrequenz anstatt auf Hörfrequenz -umzuwandeln, was durch Zwischenfrequenzverstärker an Stelle der Hörfrequenzverstärker 113 und 115 erreicht werden kann.If the high frequency amplifiers 105 and 107 can deliver considerable energies, then is it is not necessary to convert the signal to lower frequency as the output of the High frequency amplifiers rectified directly by rectifiers 129 and 131 can be. By using several high frequency amplifier stages with several A high degree of selectivity can be achieved in coordinated circles. With a such an arrangement you can easily see the rectifier outputs seven, which is special is desirable for high scanning speeds of several hundred periods. In some In some cases it is also desirable to have the signal at an intermediate frequency instead of on Audio frequency - to convert what by intermediate frequency amplifier instead of audio frequency amplifier 113 and 115 can be reached can.

Eine durch Versuche besonders erprobte Anordnung für kurze Wellen von 15 bis 30 Metern waren drei Antennen von derselben Richtwirkung mit einem Abstand von ungefähr 300 Metern.An arrangement for short shafts from 15 to 30 that has been particularly well-tested through experiments Meters were three antennas of the same directivity at a distance of approximately 300 meters.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for avoiding the effects of loss in wireless signal transmission, especially on short waves, by means of several locally separated

ter or spatially differently oriented antennas and connected separate antennas Receivers whose low-frequency currents supplied by their detectors are converted separately into pure direct current pulses and the latter combined on a common indicator to produce a single display Effect are brought about, characterized in that the combined direct current pulses in a common circuit can be used to control a local tone generator, so that its tone can be monitored for incoming characters can be.

■ 2. The method according to claim i, characterized characterized in that a limiting device is used in the conversion of the combined direct current pulses into hearing effects is interposed, which is when combining the characters from the different Fluctuations in intensity caused by antennas are rendered ineffective.

3. The method according to claim 2, characterized in that the limitation in Cathode tubes happen to have their grid due to the voltage drop across one Resistance can be influenced, which is traversed by the direct current pulses.

1 sheet of drawings