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Verfahren zum Empfangen und zur Verstärkung ultrakurzer elektrischer
Wellen Bekanntlich ist ein Empfang und besonders eine Verstärkung ultrakurzer elektrischer
We1-len von z. B. weniger als i m Länge mit Elektronenröhren in der normalen Schaltung
nicht möglich. Für den Empfang solcher Wellen verwendet man daher Elektronenröhren,
welche in der Bremsfeldschaltung geschaltet-sind. Bei dieser Schaltung wird an das
Gitter der Röhre eine höhe positive Spannung und an eine außerhalb des Gitters befindliche
Bremselektrode die Spannung Null oder eine so geringe Spannung gelegt, daß die von
der Glühkathode ausgehenden und durch das Gitter hindurchfliegenden Elektronen dicht
vor der Bremselektrode umkehren oder daß nur sehr wenige Elektronen an letztere
gelangen. Die Elektronen pendeln auf diese Weise ungeordnet um das Gitter, und es
treten in der Röhre selbst oder in einem angeschalteten Schwingsystem keine elektrischen
Schwingungen auf.
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Treffen nun elektrische Wellen eines bestimmten Frequenzbereiches
auf die Röhre oder das ganze Empfangssystem auf, so wird der bestehende Gleichgewichtszustand
gestört, und es gelangen einige Elektronen an die Bremselektrode. In einem zwischen
der Bremselektrode und der Kathode geschalteten Stromgreis tritt ein Gleichstrom
auf, der von der Stärke der auftreffenden Strahlung abhängt. Ist die Empfangswelle
mit einer -beliebigen Frequenz moduliert, so wird dieser Gleichstrom mit der gleichen
Frequenz b.eeinflußt und in bekannter Weise, z. B. durch ein in den Gleichstromkreis
geschaltetes Telephon, wahrnehmbar gemacht. Eine besondere Gleichrichtung ist dabei
nicht mehr erforderlich, da die Empfangsröhre schon als Gleichrichter wirkt. Bei
dieser Empfangsmethode ist eine Hochfrequenzverstärkung der ultrakurzen Empfangswelle
nicht möglich.
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Nach einem früheren Vorschlag werden die Betriebsspannungen, z. B.
die Spannung der Bremselektrode, so eingestellt, daß der Arbeitspunkt auf dem fallenden
Teil der Schwingkennlinie liegt, so daß in der Empfangsröhre selbst Schwingungen
erzeugt werden. Zweckmäßig wird zur Vermeidung einer störenden niederfrequenten
Eisenerregung keinerlei niederfrequent schwingfähiges Gebilde; wie Telephon, Transformator
usw., in die Stromkreise gelegt, welche mit der Röhre ,einen negativen Widerstand
bilden.
Es hat dich nun herausgestellt, daß in einem bestimmten,
verhältnismäßig kleinen Bereich die Stärke der von der Empfangsröhre erzeugten Schwingungen
sehr wesentlich von der Stärke der auftreffenden Empfangswelle abhängt, daß diese
Schwingungen also in der gleichen Weise moduliert sind wie die Empfangswelle selbst.
Die auftreffende Strahlung bewirkt dabei eine Steuerung der -Schwingenergie des
Empfängers, was einer Hochfrequenzverstärkung der ultrakurzen ,Empfangswelle gleichkommt.
Dabei stören die von der Empfangsröhre erzeugten Wellen die ankommenden Wellen in
keiner Weise; :es findet also auch keine Aufschaukelung der Schwingungsenergie statt,
wie :es bei einer normalen rückgekoppelten Elektronenröhre der Fall ist. Die Frequenz
der von der Empfangsröhre erzeugten Welle ist dabei von der Frequenz der empfangenen
Welle völlig unabhängig.
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Die von der Empfangsröhre erzeugten Wellen werden nun nach vorliegender
Erfindung zur Wahrnehmbarmachung des Empfangs benutzt, indem diese ultrakurzen Wellen
durch Strahlung auf weitere Ultrakurzwellenempfänger übertragen und von diesen verstärkt
und gegebenenfalls nochmals ausgesandt werden usf. Die letzte Röhre ist so geschaltet,
daß durch sie die Wahrnehmbarmachung des Empfangs direkt erfolgen kann, indem z.
B. in bekannter Weise in dem Bremselektrodenstromkreis ein Telephon oder bei Anwendung
einer Niederfrequ:enzverstärkung ein Transformator geschaltet wird.
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Die von der ersten oder den folgenden Empfangsröhren verstärkte ultrahochfrequente
Empfangswelle kann wieder rückwirkend die erste Röhre beeinflussen. Hierdurch wird
:eine weitere Empfindlichkeitssteigerung bewirkt. Im einfachsten Falle, z. B. bei
Verwendung nur einer Empfangsröhre, werden in der Nähe des schwingenden Empfängers
Sekundärstrahler angebracht, welche nicht nur wie bisher die direkte Empfangsstrahlung,
sondern auch die von der Empfangsröhre erzeugte Strahlung auf den Empfänger zurückreflektieren.
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Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, die von der Empfangsröhre
erzeugten ultrahochfrequenten Schwingungen durch eine Hilfsfrequenz periodisch zu
unterbrechen. Es sind zwar Verfahren und Anordnungen bekannt, in denen ebenfalls
zum Zwecke des Ultrakurzwellenempfangs an eine Elektronenröhre in der Bremsfeldschaltung
eine Hilfsfrequenz gelegt wird. Dies erfolgt jedoch zu dem Zwecke, die direkte Wahrnehmung
des Empfangs, z. B. durch ein in "den Bremselektrodenstromkreis geschaltetes Tel:ephon,
zu verbessern, d. h. also die durch die Empfangswelle verursachte Änderung des in
den entsprechenden Stromkreisen fließenden Gleichstroms möglichst stark zu machen.
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In der Anordnung nach vorliegender Erfindung wird dagegen durch die
Hilfsfrequenz eine Steigerung der von der Empfangsröhre hervorgebrachten und von
der Empfangswelle gesteuerten Schwingleistung angestrebt, welche insbesondere dadurch
erfolgt, daß der sehr kleine und schwer einstellbare Bereich der Hochfrequenzverstärkung
durch die Hilfsfrequenz periodisch überstrichen wird. Praktisch kommt der Unterschied
gegenüber den bisherigen Verfahren dadurch zum Ausdruck, daß die günstigste Einstellung
der Betriebsdaten für den bisher verwendeten direkten Empfang und die Einstellung
für die nach vorliegender Erfindung erstrebte größtmögliche Hochfrequenzverstärkung
wesentlich voneinander verschieden sind.
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Die für diese Zwecke verwendete Hilfsfrequenz kann durch eine besondere
Röhre erzeugt werden, oder sie kann in bekannter Weise unter Ausnützung der fallenden
Kennlinie der schwingenden Empfangsröhre von dieser selbst erzeugt werden.
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Die von der Empfangsröhre erzeugten Wellen können ebenfalls wieder
nach einem der bekannten Verfahren moduliert werden, und zwar unabhängig von der
Modulation, welche durch die modulierte Empfangswelle bewirkt wird. Auf diese Weise
läßt sich ein Gegensprechverkehr durchführen, wenn Sender und Empfänger in gleicher
Weise nach vorstehendem Verfahren arbeiten.
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Bei Verwendung mehrerer Röhren kann die Kopplung dieser Röhren miteinander
so erfolgen, daß die von jeder Röhre .erzeugte Strahlung durch einen entsprechend
gestal- j teten Reflektor auf die nächstfolgende oder auf eine der vorhergehendes
konzentriert wird. Durch entsprechende Richtungswahl der einzelnen Strahlenkegel
kann eine unerwünschte Kopplung der Röhren untereinander ver- 1 mieden werden. Ein
weiteres Mittel, unerwünschte Kopplungen zu vermeiden, liegt darin, daß die Polarisationsrichtungen
der von den :einzelnen Röhren erzeugten polarisierten Wellen gegeneinander verdreht
werden, z. B. i dadurch, daß der Empfangsdipol und der Sendedipol jeder Röhre bzw.
jeder Verstärkerstufe gegeneinander verdreht sind.
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Vorstehendes Verfahren kann auch zur Entfernungsbestimmung mittels
-elektrischer Wel- i len verwendet werden. Es sind Anordnungen bekannt, bei denen
zu diesem Zwecke von einer Sendestation ein kurzzeitiger elektromagnetischer Impuls.
ausgesendet wird, welcher. von einer Gegenstation empfangen und i möglichst gleichzeitig
wieder ausgesendet wird und sodann von der ersten Station wieder
empfangen
wird, wobei aus der Laufzeit des Impulses die Entfernung zwischen den beiden Stationen
bestimmt werden kann. Das Empfangen und gleichzeitige Aussenden des elektromagnetischen
Energieimpulses stößt nun auf große Schwierigkeiten, da sich nur schwer eine Rückwirkung
der ausgesendeten Strahlen auf den eigenen Empfänger vermeiden läßt.
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Diese Schwierigkeiten treten nicht auf, wenn das Verfahren und die
Anordnungen nach vorliegender Erfindung benutzt werden, da, wie oben beschrieben,
die Empfangsröhre beim Auftreffen ultrakurzer elektrischer Wellen gleichzeitig wieder
ultrakurze elektrische Wellen aussendet, ohne daß letztere den Empfang stören.