-
Anordnung zum gerichteten Senden-und Empfang von Wellenenergie In
dem Patent 6oi 677 sind Einrichtungen zum gerichteten. Senden und Empfangen von
Wellenenergie (elektrisch oder mechanisch) mit einer Mehrzahl von Schwingern beschrieben,
bei welchen diese an den Eckpunkten von Vielecken oder auf Kreisen angeordnet sind.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine dem gleichen Zweckdienende Anordnung,
bei welcher die Schwinger in, im wesentlichen gleichen Abständen auf Kreisen angeordnet
sind.
-
Bekanntlich hängt die Sende- oder Peilschärfe einer Richtanlage aus
mehreren örtlich getrennten Schwingern ab von dem Verhältnis d : 2,, worin
d die größte Entfernung der Empfänger voneinander, 2, die Wellenlänge der
im wesentlichen aufzunehmenden Frequenz bzw. die Frequenz bedeutet, auf die die
Schwinger der Anlage im wesentlichen abgestimmt sind. Unter Sende- oder Peilschärfe
versteht man den Winkel, unterhalb dessen die Lage der gesuchten Schallquelle mit
Sicherheit festgestellt werden kann bzw. außerhalb dessen nennenswerte Energiemengen
nicht mehr ausgesandt werden. Bei nur zwei Schwingern ist d die Entfernung dieser
unter sich. Bei einer Reihe von mehreren in gerader Linie angeordneten Schwingern
ist d der Abstand der äußersten Schwinger, bei im Kreise angeordneten Schwingern
ist d der Durchmesser des Kreises. Diese letztere Bedeutung hat d hier.
-
Die Anzahl n von Schwingern, die zwischen die äußersten Schwinger
der Gruppe eingeschaltet sind, ist maßgebend für die Höhe, die Anzahl und die Lage
der Nebenmaxima, nicht aber für die Sende- oder Peilschärfe. Bei Schwingeranordnungen
auf Kreisen ist diese Zahl die Zahl der Schwinger auf dem Kreis.
-
Es hat sich nun herausgestellt, daß eine Vergrößerung dieser Zahl
n nur bis zu einer gewissen Grenze eine Verringerung der Höhe der Nebenmaxima, und
zwar insbesondere des ersten, zur Folge hat. Für auf einem Kreise in regelmäßigen
Abständen angeordnete Schwinger gilt die Beziehung
für die Mindestzahl von Schwingern in Abhängigkeit vom Durchmesser d und der Wellenlänge
2;, bei welcher die kleinsten Werte der Nebenmaxima erreicht werden. Während einerseits
eine Unterschreitung dieser Zahl zur Ausbildung von höchst störenden Nebenmaxima
führen kann, hat eine wesentliche Steigerung derselben über diesenWert hinaus keine
nennenswerte Besserung mehr zur Folge.
-
Soll die Höhe der Nebenmaxima weiter vermindert werden, so muß man
zu einem anderen Mittel greifen. Die Amplitude der verschiedenen Maxima einer Kreisgruppe
(Hauptmaximum und Nebenmaximum) läßt sich in rechtwinkeligen Koordinaten darstellen
durch eine Besselsche Funktion vom Charakter der Abb. i
(punktierte
Linie bzw. strichpunktierte Linie), von denen jede einer anderen Kreisgruppe von
verschiedenem Durchmesser und verschiedener Schwingerzahl entspricht. In, der Kurve
ist die Phase der Schwingung jeweils durch positiven oder negativen Ordinatenwert
gegeben. Man sieht, daß es möglich ist, Gruppen zu finden, deren Maxima teilweise
entgegengesetzt liegen. Das Mittel der Erfindung zur Verringerung und zur fast völligen
Beseitigung der Nebenmaxima besteht nun darin, zwei Gruppen, deren Nebenmaxima hinsichtlich
der Amplitude annähernd gleich, hinsichtlich der Phase aber möglichst entgegengesetzt
sind, miteinander zu kombinieren und auf dasselbe Empfangsgerät arbeiten zu lassen.
Die ausgezogene Kurve der Abb. i zeigt das Resultat, die lang gestrichelte Kurve
dasselbe auf die Ordinate i zurückgeführt. Die am meisten störenden und größten
Nebenmaxima dicht am Hauptmaximum sind stark vermindert. Wenn das mit den entfernter
liegenden und kleineren Nebenmaxima nicht in gleichem Maße gelingt, so liegt darin
kein. Einwand gegen den Wert der Erfindung, denn diese sind beim Empfang für den
geübten Hörer z. B. schon an der Klangfarbe als Nebenmaxima (und nicht als neue
Störquelle) erkennbar, im übrigen aber so klein, daß sie Beobachtung und Richtungsbestimmung
nicht mehr stören. In der Praxis gelingt die Herabminderung des größten Nebenmaximums
bei zwei Kreisgruppen auf weniger als 10/, der Energie des Hauptmaximums, während
es mit nur einer Kreisgruppe gleich oder größer als 16 °/o ist.
-
In erster Annäherung läßt sich eine sehr brauchbare Wirkung bereits
mit einer Kreisgruppe und einem einzelnen Schwinger in ihrem Innern, zweckmäßig
im Mittelpunkt, erzielen, wobei im Sinne der Erfindung der Einzelschwinger als Kompensationsgruppe
gilt.
-
Naturgemäß kann man in gleichem Sinne und mit ähnlicher Wirkung auch
andere Gruppen von Schwingern zum Zwecke des Ausgleichs der Nebenmaxima auf den
gleichen Anzeiger wirken lassen. Ebenso kann man mehr als zwei selbständige Gruppen
miteinander kombinieren.
-
Die Richtungsbestimmung oder Schwenkung des Sendestrahls erfolgt,
wie bereits früher vorgeschlagen, durch Verstellung eines zwischen Schwingern und
Anzeigegerät (Telephon) oder Wechselstromquelle eingeschalteten einfachen oder kombinierten
elektrischen oder akustischen Kompensators. Eine kombinierte Kreisgruppe mit zugehörigem
Kompensator ist in Abb.2 in rein schematischem Aufbau der Anordnung dargestellt.
Die zehn Schwinger in der äußeren und die sechs in. der inneren Gruppe sind mit
i bis =o bzw. i= bis x6 bezeichnet. Die Doppelleitungen von den Schwingern zum Kompensator
sind zum Teil als einfache Striche gezeichnet. Der Kompensator besteht aus zwei
Ketten bzw. Kettengruppen 17 und 18, von denen jede einer Schwingergruppe zugeordnet
ist, und zwar 17 der äußeren und 18 der inneren Gruppe. Die Verbindungsleitungen
der äußeren Gruppe mit 17 sind 21 bis 3o und die der inneren Gruppe mit 18 sind
31 bis 36. Sie sind einerseits an die gemeinsame Nullleitung =g des Kompensators
angeschlossen, andererseits über Gleitkontakte 41 bis 5o bzw. 51 bis 56 geführt,
welche über entsprechende Kontaktklötze gleiten, zu denen die einzelnen Glieder
des Kompensators herausgeführt sind. Bei dem dargestellten Beispiel laufen die Impulse
aller Empfänger mit ihrem Abstand entsprechender Verzögerung über dieselbe Kette.
Man kann naturgemäß auch für jeden Schwinger eine eigene Kette vorsehen. Ebenso
kann man statt des Kompensators mit offenen Ketten, wie er dargestellt ist, einen
Kreiskompensator von der im Patent 6oi 677 dargestellten Schaltung verwenden mit
so viel Ketten, als Gruppen verwendet werden. Endlich kann man auch alle Schwinger
über die gleiche Kette schließen, die alsdann naturgemäß nach verschiedenen Gesetzen,
entsprechend den Abständen der Schwinger der verschiedenen Gruppen, unterteilt sein
muß und wobei jeder Gruppe ihre besondere Bahn von Gleitkontakten zugeordnet sein.
muß. Eine solche Anordnung würde sich aus Abb. 2 ergeben, wenn man die Kette 17
so unterteilt, daß die Zahl der Glieder für die beiden Gruppen kommensuxäbel ist,
und wenn man jeweils eine entsprechend verschiedene Anzahl von Gliedern der Kette
an je eine der Gleitbahnen anschließt.
-
Bei der Richtungsbestimmung von Geräuschen von Schiffen und unter
Wasser wird man sich zweckmäßig solcher Unterwasserschallempfänger bedienen, die,
fest oder ausfahrbar, oberhalb (bei Tauchbooten) oder unterhalb des Schiffes frei
nach allen Richtungen liegen. Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Methode sind
Schwinger, die phasengetreu und gleichmäßig aufnehmen, also z. B. elektromagnetische
oder elektrodynamische Schwinger. Zur Aussendung oder Aufnahme von elektrischer
Wellenenergie kann man sich der vorhandenen Antennenanordnungen bedienen, jedoch
wird es für eine klare Herausarbeitung der theoretisch vorher bestimmten Arbeitsweise
der Anordnung notwendig sein, Antennen als Einzelschwinger zu verwenden, die selbst
keine Richtcharakteristik haben.