DE598086C - Verfahren zur drahtlosen Nachrichtenuebermittlung mittels zweier aus einem Generator gespeister und in Differentialkopplung auf den Antennenkreis arbeitender Stromkreise - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur drahtlosen Nachrichtenübermittlung gemäß dem Patent 515 859. Das Hauptpatent hat ein Verfahren zum Gegenstand, wobei eine Amplitudentnodulierung des Sendeantennenstromes dadurch zustande gebracht wird, daß auf den Antennenkreis zwei Sendekanäle differentiell einwirken. In

»ο jedem Sendekanal findet aber eine Phasenmodulierung statt. Diese Phasenmodulierung kommt dadurch zustande, daß einer hochfrequenten konstanten Spannungskomponente eine im allgemeinen kleinere, um 90⁰ phasenverschobene amplitudenmodulierte Komponente derselben Frequenz überlagert wird.

Dieses Verfahren kann mittels mannigfaltiger Schaltungen ausgeführt werden; bei-

spielsweise kann man hierfür die in Fig. A oder die in der Fig. B verwendete Schaltung benutzen.

Diese beiden Schaltungen mögen vorher zum besseren Verständnis des Wesens der Erfindung kurz besprochen werden.

In der Fig. A bedeutet 1 den hochfrequenten Oszillator, der die gleichen konstanten Komponenten über die Transformatoren 2, 3 bzw. 2', 3' an die durch ein- oder mehrstufigen Verstärker 9 bzw. 9' repräsentierten und mittels der Ausgangskreise 10 bzw. 10' mit dem Antennenkreis über 11 bzw. 11' differentiell gekoppelten Sendeenergiekanäle liefert. Ferner wird dem Oszillator 1 eine durch irgendwelche Mittel gegen die vorher erwähnten Hochfrequenzkomponenten um 90⁰ verschobene Spannung derselben Frequenz über den Transformator 4, 5 entnommen, im Modulator 6 mittels einer geeigneten Modulierungsquelle 7 der Amplitude nachmoduliert und mittels Transformatoren 8 bzw. 8' auf die beiden Sendeenergiekanäle übertragen.

Natürlich ist es nicht unbedingt nötig, daß der Oszillator 1 ein Mehrphasengenerator ist; die um 90⁰ verschobene amplitudenmodulierte Hochfrequenzkomponente kann auch, wie dies die Schaltung der Fig. B zeigt, einem einphasigen Oszillator 1 entnommen werden. Bei dieser Schaltung wird die konstante unmodulierte Hochfrequenzkomponente über die mit dem Schwingkreis des Oszillators 1 gekoppelte Spule L₀' den Gitterkreisen des aus zwei in Gegentakt-

schaltung befindlichen Röhren bestehenden Verstärkers 3 zugeführt, dessen Ausgangsspannung an die Diagonalpunkte einer aus vier Induktanzen L₁ bestehenden ausbalaneierten Wheatstoneschen Brücke angelegt wird. Der Modulator 2 wird mittels der gleichfalls mit dem Schwingkreis des Oszillators ι gekoppelten Spule L₀ mit Hochfrequenz erregt und in irgendwelcher Weise mitte tels einer in der Figur nicht dargestellten Modulierungsquelle amplitudenmoduliert. Sein Schwingkreis ist mit der anderen Diagonale der erwähnten Wheatstoneschen Brücke über einen Kondensator y_x gekoppelt. Auf diese Weise wird in den Induktanzen L₁, die mit Eingangsinduktanzen L₂ der beiden Kanäle des Verstärkers V gekoppelt sind, sowohl die untnodulierte konstante Hochfrequenzkomponente wie auch die gegen diese um 90⁰ phasenverschobene amplitudenmodulierte Hochfrequenzkomponente erzeugt. Da die beiden Komponenten den verschiedenen Diagonalen der Wheatstoneschen Brücke zugeführt werden, so ist die Rückwirkung einer jeden Komponente auf die Quelle der anderen Komponente hierdurch vermieden. Jeder Sendeenergiekanal des Verstärkers V besteht aus einer Reihe von Stufen 5 bis 7 bzw. 5' bis 7', von denen nur die Eingangsstufen 5 bzw. 5' und die Ausgangsstufen 7 bzw. 7' rein schematisch angedeutet sind. Die differentielle Kopplung der Ausgangsschwingkreise der beiden Kanäle mit der Antenne kann, wenn erwünscht, statt induktiv, wie in Fig. A, auch kapazitiv mittels zwei parallel an den Antennenkreis angeschlossenen und die Bestandteile der Ausgangsschwingkreise bildenden Kondensatoren y₆ und y/ erfolgen. Wenn man nun die beiden eben besprochene nen Schaltungen betrachtet, so erkennt man, daß, wenn die Spannungen an den Klemmen der Ausgangskreise 10 und 10' der Fig. A bzw. C₀, L₀, y₆ und L₆', C₆', γ₆ der Fig. B genau entgegengesetzt sind, die Belastung im Antennenkreis, Abstimmung' vorausgesetzt, Null ist und anwächst, wenn der Phasenwinkel dieser Spannungen abnimmt. Berechnung und Experimente zeigen, daß diese Belastung sich in jedem der Kreise offenbart i. durch eine Wattkomponente,

2. durch eine wattlose Komponente, deren Wirkung darin besteht, den einen Kreis nach oben und. den anderen Kreis nach unten zu v'erstimmen.

Um nun bei einer bestimmten Leistung (beispielsweise beim Arbeiten mit Trägerwelle) den besten Wirkungsgrad der Station zu erreichen, werden nach der Erfindung die Kreise 10 und. 10' oder L₀, C₀, y_e und L₀', C₀', γ₀' verstimmt, und zwar der eine nach oben und der andere nach unten.

Man kompensiert auf diese Weise den Blindstrom. Wenn man diese Verstimmung richtig bemißt, kann man z. B. Kompensation erhalten, wenn die beiden Spannungen an den Ausgangsklemmen unter sich einen Winkel von 150⁰ oder 140⁰ bilden. Wenn man dann die Kurven der Leistung, die durch die Leistungsstufe aufgenommen ist, als Funktion der Nutzleistung zeichnet, die in der Antenne auftritt, oder, noch besser, die Wirkungsgradkurven, so erhält man die in Fig. 1 angebenen Resultate. Für eine genaue Phasenopposition der Ausgangsspannungen ist die aufgenommene Leistung wegen der Anfangsver-Stimmung nicht Null, dagegen die Nutzleistung und damit der Wirkungsgrad Null. Sobald der Phasenwinkel abnimmt, nimmt die aufgenommene Leistung ab und die Nutzleistung zu, es nimmt also der Wirkungsgrad zunächst sehr schnell zu. Wenn dieser Winkel weiter abnimmt, geht die aufgenommene Leistung durch ein Minimum, das dem Punkte entspricht, wo durch die Rückwirkung des Antennenstromes auf die verstimmten Ausgangskreise die Eigenfrequenz dieser Kreise gleich der Arbeitsfrequenz wird, und nimmt von neuem zu, während die Nutzleistung dauernd zunimmt; der Wirkungsgrad fährt zunächst noch fort zuzunehmen. Für die Phasenverschiebung, die der gewünschten Kompensation entspricht, ist der Wirkungsgrad ein Maximum. Darüber hinaus, d. h. für Spannungen, die einen kleineren Phasenwinkel besitzen, nehmen die aufgenommene und die Nutzleistung weiter zu, während der Wirkungsgrad; nachdem er eine kleine Verringerung erfahren hat, sich · praktisch konstant auf seiner Höhe hält. Dieses erklärt sich aus der Tatsache, daß, obgleich die Kompensation nicht vollkommen ist, die Wirkung der wattlosen Komponente im Vergleich mit der von der Belastung herrührenden aktiven Komponente klein wird.

Die Frage, welcher der beiden Kreise 10 und 10' (Fig. A) bzw. L₀, C₈, y_e und L₀', C₀', y_e' (Fig. B) z. B. nach einer tieferen Eigenfrequenz verstimmt werden muß, löst sich je nach dem Sinn, in dem man die Erregungsvektoren dreht. Insbesondere findet man bei der Schaltung gemäß Fig. B, daß der Kreis, dessen Erregungsphase zur Erhöhung der Belastung vergrößert wird, auf eine tiefere Eigenfrequenz und der Kreis, dessen Erregungsphase unter denselben Bedingungen verkleinert wird, auf eine höhere Eigenfrequenz abgestimmt werden muß.

Eine andere Folge der Anfangs Verstimmung, die man einführt, ist die, daß die Phasenänderung der Gittererregungen, die notwendig ist, um von der Leistung Null auf die Maximalleistung überzugehen, d. h. um

eine bestimmte Phasenänderung der Ausgangsspannungen hervorzurufen, merklich größer ist als diese letzte Änderung, und daß es insbesondere, um die Spannungsopposition in den Ausgangskreisen zu erhalten, notwendig ist, die Gittererregungen um einen Winkel in der Phase gegeneinander zu verschieben, der kleiner ist als der der Opposition entsprechende Winkel und der Richtung der

ίο Belastung entgegengesetzt ist.

Fig. 2 zeigt z. B. die Phasenverhältnisse für die Belastung Null (i) und für die Maximalbelastung (2), wobei die punktierten Linien sich beziehen auf die Gittererregungen der letzten Stufe und die vollen Linien auf die Spannungen in den Ausgangskreisen.

Die Ursache liegt im inneren Röhrenwiderstand, der eine Phasenverschiebung zwischen der Erregungsspannung und der Ausgangsspannung hineinbringt, sobald der Leistungskreis sich nicht wie ein reiner Widerstand benimmt.

Man muß also, um insbesondere die Leistung Null zu erhalten (z. B. mit der Schaltung gemäß Fig. B), die Abstimmung der Zwischenkreise der in den beiden Kanälen des Verstärkers V den Ausgangsstufen vorangehenden Stufen derart betätigen, daß derartige Anfangsphasenverschiebungen hervorgerufen werden, daß man beim Fehlen von modulierter Erregung, herrührend von der Röhre2 (Röhre z.B. dort weggenommen), eine Belastung Null in der Antenne hat. Dann werden bei einer genügend starken Modulation der Röhre des Modulators 2, welche Modulation im Moment ihres tiefsten Amplitudenwertes das Verschwinden des Hochfrequenzstromes in dem Schwingkreise von 2 zur Folge hat, sowohl die Vektoren der Gittererregungen der letzten Stufen als auch die Vektoren der Spannungen an den Klemmen ihrer Ausgangskreise alle Stellungen beschreiben, die durch die entsprechenden Grenzvektoren der Fig. 2 umschlossen sind.

Es kann zweckmäßig sein, zwischen dem Hauptoszillator 1 und der Röhre 2 der Fig. B einen ausgeglichenen Modulator einzuschalten, in dem die Trägerwelle unterdrückt ist, der also nur eine Spannung liefert von der Form: A cos ωί cos fii an Stelle von A cos ωί (i+JC cos Qt), in welchen Ausdrucken ω und Ω die hochfrequente und niederfrequente Schwingung angeben.

In diesem Fall wird der Schwingungskreis der Röhre 2 beim Fehlen telephonischer Modulation von keinem Strom durchflossen, und wenn diese erscheint, so kehrt sich die Phase des hochfrequenten Stromes mit jeder niederfrequenten Halbperiode um. Die Kombination der konstanten und der modulierten Schwingungskomponenten an irgendeiner Stelle der beiden Kanäle kann hierbei durch die Diagramme (Fig. 3) dargestellt werden, weiche den Diagrammen (Fig. 2) des Hauptpatentes entspricht. Ist die konstante nicht modulierte Schwingungskomponente des einen Kanals JB-A und wird die andere Komponente so moduliert, daß ihre Trägerwelle innerhalb des Kanals verschwindet, d. h. so, daß ihre größte Amplitude für zwei abwechselnde Halbperioden der Modulierungsfrequenz die Lagen B-C und B-D nimmt, so schwankt hierbei der resultierende Schwingungsvektor zwischen den Grenzlagen B-M und B-N. In ähnlicher Weise schwingt der resultierende Vektor für den zweiten Kanal zwischen den Grenzlagen B'-M' und B'-N'. Wären nun die Vektorkomponenten B-A und B'-A' so gerichtet, daß sie i8o° miteinander bilden, so würde beim hochfrequenten Antennenstrom seine Phase mit jeder Halbperiode der Modulierung umkehren. Um dies zu vermeiden, wird der Phasenwinkel zwischen den beiden konstanten Komponenten B-A und B'-A', wie die Abb. 3 zeigt, abweichend von i8o° eingestellt, und zwar so, daß bei der Abwesenheit der modulierten Komponenten die Wirkung der beiden konstanten Komponenten auf den Antennenkreis sich nicht aufhebt, sondern eine Belastung erzeugt, die der gewünschten ausgestrahlten Trägerwelle entspricht. Die Einstellung des Phasenwinkel zwischen den beiden konstanten Komponenten erfolgt durch entsprechende Abstimmung der Kreise der Zwischenstufen.

Der ausgeglichene Modulator, den man hierbei zwischen den Oszillator 1 und die Röhre 2 der Fig. B einzuschalten hat, kann 10c nach Fig. 4 ausgebildet sein, wo 1 eine Speisung bei einer mit der Modulation veränderlichen Anodenspannung darstellt und 1' eine Speisung bei fester Anodenspannung. Der Gitter- und Anodenkreis der Röhren A und B werden ausi symmetrisch angeordneten Induktanzen und Kapazitäten gebildet, wobei der Mittelpunkt der Anodenkreise an die Eingangsleitung der Röhre 2 der Fig. B angeschlossen ist. In diesem Fall hat naturgemäß die Röhre 2 ihre Anodenspeisung bei fester Spannung.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur drahtlosen Nachrichtenübermittlung mittels zweier aus einem Generator gespeister und in Differentialkopplung auf den Antennenkreis arbeitender Stromkreise nach Patent 515 859, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ausgangskreise nach oben und der andere nach unten verstimmt ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden auf die Antenne differentiell wirkenden Kanälen einerseits die nicht modulierten Vektorkomponenten (B-A bzw. B'-A', Fig. 3) ihrer Schwingungen (Ströme oder Spannungen) miteinander einen derartigen Phasenwinkel bilden, daß sie auch bei Abwesenheit der anderen, modulierten Kom

   ponenten im Ausgang der Anlage bzw. im Antennenkreis eine der auszustrahlenden Trägerwelle entsprechende Belastung erzeugen, und daß andererseits die anderen (mit den ersterwähnten in Quadratur stehenden) Komponenten so moduliert werden, daß ihre Trägerwellen innerhalb der Kanäle mehr oder weniger unterdrückt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDMJCKEREI