DE612868C

DE612868C - Anordnung fuer Richtempfang, insbesondere auf kurzen Wellen

Info

Publication number: DE612868C
Application number: DET42374D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Moser
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1933-04-06
Filing date: 1933-04-06
Publication date: 1935-05-07

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
7. MAI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

' KLASSE 21 a ⁴ GRUPPE 46

T4.2374. Villa]2Ia* Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: ii. Apri

Anordnung für Richtempfang, insbesondere auf kurzen Wellen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. April 1933 ab

Es ist bekannt, Antenne und Reflektor über Energieleitungen mit einer Koppelanordnung (Antennentransformator) zu verbinden, an die dann der Empfänger unmittelbar oder über weitere Energieleitungen angeschlossen wird. Die Koppeleinrichtungen waren immer so getroffen, daß der Antennenkreis und Reflektorkreis mit einem gemeinsamen dritten Kreis, ζ. B. dem zum Empfänger führenden Kreise, entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung weiterer Kreis- oder Leiterelemente gekoppelt sind. Bei einer solchen Anordnung hat jede Maßnahme in einem der drei Kreise immer Rückwirkungen auf die anderen beiden Kreise zur Folge. Daraus ergibt sich, daß die Einstellung auf optimalen Empfang, insbesondere optimalen Reflektoreffekt, sukzessive Einstellungen an den Kreisen bedingt, die in sukzessiver Annäherung den gewünschten Effekt, nämlich Gleichheit der Ströme in Antenne und Reflektor und Erfüllung der für die Abblendung nötigen Phasenbildung hervorrufen.

Es ist nun an sich bekannt, daß eine im Gleichgewicht befindliche Brückenanordnung zur Entkopplung zweier Kreise geeignet ist. Beispielsweise sind Brückenschaltungen für Zwecke der Hochfrequenz-Telephonie und -Telegraphie bekanntgeworden, die durch entsprechende Entkopplung von Hin- und Rückleitung störungsfreies Gegensprechen ermöglichen.

Vorliegende Erfindung bringt nun den neuen Gedanken, das schwierige und wichtige Problem der Entkopplung von Antenne und Reflektor einer Richtantenne durch Anwendung von Brückenschaltungen besser zu lösen, als es bisher möglich war. Die vorliegende Erfindung gestattet insbesondere, die eingangs erwähnten Nachteile der bisher üblichen Reflektorkopplungen zu vermeiden.

Erfindungsgemäß enden die von Antenne und Reflektor kommenden Energieleitungen in den Symmetriepunkten einer Brückenschaltung, mit deren einem Zweig die Empfangsapparatur gekoppelt ist. Der Empfänger erhält dann Energie sowohl von dem Reflektor als auch von der Empfangsantenne, während keine Energie vom Antennenkreis über die Brücke in den Reflektorkreis wandem kann, falls die Brücke im Gleichgewicht ist. Unter Einhaltung dieser Bedingung kann die Kopplung zwischen Brücke und Empfänger in an sich beliebiger Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Empfänger selbst einen Brückenzweig bilden oder er kann induktiv mit einer den betreffenden Brückenzweig bildenden Induktionsspule gekoppelt sein. In einem der beiden Nachbarzweige der Brücke ist eine Nachbildung vorgesehen, die entsprechend dem veränderlichen Widerstand des Empfängers veränderlich gestaltet ist. Insbesondere kann erfindungsgemäß die Veränderung der Nachbildung mit der Einstel-

*) Von dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Wilhelm Moser in Berlin.

lung der Empfangskopplung zwangsläufig verbunden sein, so daß bei Veränderung eines von beiden eine sinngemäße Änderung des anderen hervorrufen wird, um das Brückengleichgewicht aufrechtzuerhalten.

Um einen sauberen Reflektoreffekt zu erhalten, muß zwischen _den von der Antennenseite und den von der Reflektorseite in den Empfängereingangskreis hervorgerufenen ίο Spannungen eine gewisse Amplituden- und Phasenbeziehung bestehen, und zwar müssen die Amplituden gleich sein und die Phasen eine bestimmte, an sich bekannte Funktion des Abstandes zwischen Reflektor und Antenne darstellen. Ist beispielsweise dieser Abstand gleich einer Viertelwellenlänge, so muß bekanntlich der Reflektorstrom um 9a⁰ gegen den ihm amplitudengleichen Antennenstrom voreilen. Erfindungsgemäß sind zur Einstellung der richtigen Phase zwischen Antennen- und Reflektorstrom Phasenregler in wenigstens einer der beiden Energieleitungen \'orgesehen. Diese Phasenregler können auch einstellbar ausgeführt sein. Wegen der Strahlungskopplung zwischen Reflektor und Antenne fließen, auch bei sonst ganz gleicher Ausführung der Energieleitungen und der Brückenzweige, nicht etwa gleiche Ströme in beiden Leitungen. Dementsprechend können erfindungsgemäß in wenigstens einer der beiden Energieleitungen Schwächungswiderstände vorgesehen sein, die so eingestellt werden, daß in dem Antennen- und Reflektorenergieleitungsende je die gleiche Stromamplitude fließt.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn auch nicht notwendig, daß in den von Antenne bzw. Reflektor kommenden Energieleitungen Ergänzungselemente eingeschaltet sind, die zusammen mit den vorgenannten Elementen (Brücke, S chwächungs widerständen und Phasenreglern) den Abschluß der Energieleitung in Richtung zur Brücke reflektionsfrei machen.

Abb. ι zeigt schematisch die Anordnung in ihrer einfachsten Form. Die Antenne^ (beispielsweise ein horizontaler Dipol) und der genau gleich ausgeführte Reflektor R sind über die Paralleldrahtleitungen L_A und L^ mit der Brücke .B verbunden. Mit dem Zweig 1 der Brücke ist der Empfänger beispielsweise induktiv gekoppelt. In dem Zweig 2 ist die Nachbildung N eingeschaltet. Die Ohmschen oder induktiven oder kapazitiven oder gemischten Widerstandswerte von 3 und 4 sind in an sich bekannter Weise so* gewählt, daß die Brücke im Gleichgewicht ist. In dem Energieleitungszweig L% ist ein Gerät P zur Veränderung der Phase in an sich bekannter Form eingeschaltet. Ist die Strahlungskopplung zwischen A und R vernachlässigbar klein,

d. li. die Länge der Dipole sehr klein im Vergleich zum Abstand, und bringt das Gerät P keine merkliche Amplitudenschwächung, so erzielt man mit dieser Anordnung im Eingang des Empfängers E eine aus Antennen- und Reflektorspannung sich zusammensetzende resultierende Spannung, wobei die beiden Teilamplituden einander gleich sind. Wird mit Hilfe von P nunmehr die Phasenverschiebung in der oben angegebenen Weise richtig eingestellt, z. B. auf den Wert π/2 bei einem Antennen-Reflektorabstand = */₄ Wellenlänge, so ist ein sauberer Reflektoreffekt für den Empfang erzielt.

Ist die Strahlungskopplung zwischen A und R von merklichem Einfluß, so erhält der Reflektor — abgesehen von einer gewissen zusätzlichen Phasenänderung — nicht die gleiche Amplitude wie die Antenne, sondern bei Empfang beispielsweise von der Antennenseite her eine kleinere. Außerdem wird der Phasenregler P im allgemeinen eine Schwächung der Amplitude herbeiführen. Erfindungsgemäß wird daher in der Energieleitung L_A das eine komplementäre Schwächung hervorrufende Amplitudenregelgerät 6" vorgesehen.

Es liegt nahe, Phasenregler und Amplitudenregler symmetrisch in beiden Leitungen anzuordnen, wie es in Abb. 2 dargestellt ist. In Abb·. 2 ist beispielsweise auch die Möglichkeit der Einschaltung von den Ergänzungselementen Z_A und Zr angedeutet, die dazu dienen, die nachfolgenden Geräte an die Energieleitungen L_A und L^ ohmisch · anzupassen. Als solche Ergänzungsglieder werden zweckmäßigerweise an sich bekannte Schaltelemente, z. B. die aus der Leitungtelephonietechnik bekannten sogenannten if-Glieder, verwendet. Erfindungsgemäß, können dabei S_A und S_R bzw. P _A und P^ so untereinander in ihrer Veränderlichkeit gekoppelt sein, daß sie sich gleichzeitig gegensinnig verändern. Das Amplitudenverhältnis kann dann durch Regeln eines Handgriffes H_s, das Phasenverhältnis durch Regeln eines Handgriffes H_P in gewünschter Weise eingestellt werden.

Abb. 3 zeigt eine zweckmäßige Anordnung in speziellerer Form. Die Brücke i? ist in allen vier Zweigen ganz gleich ausgeführt, indem in Zweig 1 der Empfänger E und in die Zweige 2, 3 und 4 äquivalente Nachbildungen N geschaltet sind. Parallel zur Energieleitung L_A ist der variable Kondensator C_A, parallel zur Energieleitung L_R der variable Kondensator C^ geschaltet. Durch Ändern der Werte von C^ bzw. C_A wird Phase und Amplitude in dem betreffenden Zweige geändert. Erfindungsgemäß können die beiden Kondensatoren in ihrer Handhabung gegenläufig gekoppelt sein, und zwar so, daß ihre

gleichen Werte gerade Resonanz für die betreffende Welle in Verbindung mit den Brückenselbstinduktionen ergeben. Es läßt sich dann durch Drehen des einen diese beiden Kondensatoren gleichzeitig variierenden Handgriffs H_P die richtige Phase zwischen Antennen und Reflektorstrom einstellen. Durch passenden Plattenschnitt läßt sich dabei erreichen, daß das Amplitudenverhältnis

ίο des Antennen- und Reflektorkreises nicht geändert wird. Die Amplitude läßt sich vielmehr in der vorher angegebenen Weise durch die Amplitudenregler S_A und S_R einstellen.
Abb. 4 zeigt eine beispielsweise Ausführung der Amplitudenregler S_A und S_R in Hochfrequenztransformatoren. Diese Amplitudenregler S_A und S_R sind durch den Handgriff H_s in ihrer Bedienung ebenfalls gegenläufig gekoppelt, so daß ein gemeinsamer Handgriff

so das Amplitudenverhältnis des Antennen- und Reflektorstromes zu regeln gestattet.

Alle Einstell- und Regelvorrichtungen werden zweckmäßigerweise in der bei Empfangsapparaturen üblichen kleinen und bequem be- dienbaren Form ausgeführt und neben dem Empfänger aufgestellt. Bei Kurzwellenanlagen ist es oft zweckmäßig, den Empfänger in einem geeigneten Gebäude und an einem günstigen Platz, entfernt von der Antenne, aufzustellen. Nach dem Vorhergesagten müßte dann eine symmetrisch gegen Erde verlaufende Energieleitung von der Antenne bis zur Brückenschaltung verlegt werden. Um die Schwierigkeiten, die mit einer solchen Verlegungsart bekanntlich verbunden sind, zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der größere Teil der Energieleitung in eine unsymmetrische, abgeschirmte Kabelenergieleitung verlegt. Beispielsweise kann nach der in Abb. 5 dargestellten Art die von der Antenne und vom Reflektor kommende Energieleitung über die Hochfrequenztransformatoren T_A und T_R auf den Eingang der beiden Kabelenergieleitungen K_A und K_R geschaltet sein. Der Ausgang der Kabelenergieleitung ist in der bereits vorher beschriebenen Art über die als Amplitudenregler gebrauchten Transformatoren S_A und S_R mit den entsprechenden Punkten der Brücke £ verbunden. Dabei kann in an sich, bekannter Weise dafür gesorgt werden, daß die Hochfrequenztransformatoren frei von störenden elektrischen Kopplungen sind, so daß Symmetriestörungen nicht auftreten.

Schließlich zeigt Abb. .6, daß mit der genannten Anordnung auch Mehrfachempfang möglich ist. Die Hochfrequenztransformatoren sind beispielsweise zweifach unterteilt, so daß die vier Transformatoren S_A1, S_A2, S_R1

und S_R2 entstehen. Die Primärseiten liegen paarweise parallel oder in Serie an den betreffenden Kabelenden. Die Sekundärseiten werden getrennt in der dargestellten Weise auf die Brücke B₁ und B₂ geschaltet. Auf die Brücke B₁ wird in der beschriebenen Art der Empfänger E₁, an die Brücke B₂ in der gleichen Weise der Empfänger B₂ angeschlossen. Unter der Voraussetzung, daß die durch die Transformatoren S_A1, S_Ai, S_R1 und S_R2 vermittelte Kopplung zwischen Energieleitung und Brückendiagonalpunkten extrem lose ist, sind die Phaseneinstellungen, die beispielsweise mit C_A1 und C_R2 vorgenommen werden, ohne Einfluß auf die Phaseneinstellungen, die mit C_A2 und C^₂ vorgenommen werden. Dementsprechend, können für die beiden Empfänger E₁ und E₂ unabhängig voneinander verschiedene Empfangsrichtungen gewählt werden. Beispielsweise kann der Empfänger E₁ von vorn, der Empfänger E₂ gleichzeitig von hinten empfangen. Die dabei notwendige · extrem lose Kopplung kann dabei in Kauf genommen werden, solange der Absolutwert der empfangenen Zeichen noch über der Schwelle des Empfängers liegt, zumal ja das Verhältnis zu den atmosphärischen Störungen dadurch nicht verändert wird.

Soll die Empfangsamplitude voll ausgenutzt, also fest gekoppelt werden, so ist beispielsweise die in Abb. 7 wiedergegebene Schaltung verwendbar, bei der die Rückwirkung von B₁ auf B₂ durch Zuordnung der Brücken B₁ und B₂ in der dargestellten Weise vermieden wird.

Auch weitere Anordnungen zur Amplitudenregelung, z. B. Ohmsche, an sich bekannte Widerstandselemente in Η-Form können bei der Anordnung nach der Erfindung angewendet werden. Diese Glieder können dann so dimensioniert werden, daß ihr Widerstandswert der Energieleitungscharakteristik (Wellenwiderstand) gleich ist. Dann werden Reflektionen vermieden und der Wirkungsgrad der Energieleitungen erhöht. Ferner können erfindungsgemäß in den Energieleitungen Hochfrequenzverstärker vorgesehen werden. Dabei können sinngemäß Phasen- oder Amplitudenregler oder beide und Anpassungswiderstände mit den Zwischenverstärkern in , an sich bekannter Weise kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Anordnung für Richtempfang, insbesondere auf kurzen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die von Antenne und Reflektor kommenden, symmetrisch gegen Erde verlaufenden Energieleitungen unmittelbar oder über Zwischenleitungen an die Diagonalpunkte einer Brückenschaltüng angeschlossen sind, mit deren einem Zweig die Empfangsapparatur gekoppelt ist.
2. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung in elektrischem Gleichgewicht ist.
3. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brückenschaltung, und zwar in einem dem Empfängerzweig benachbarten Zweige eine elektrische Nachbildung des Empfängers vorgesehen ist.
4. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Brückenzweige elektrisch gleichwertig sind.
5. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antennen-Energieleitung oder in der Refiektor-Energieleitung oder in beiden Energieleitungen Einrichtungen zum Regeln der Phase vorgesehen sind.
6. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antennen-Energieleitung oder in der Refiektor-Energieleitung oder in beiden Energieleitungen Einrichtungen zum Regeln der Amplitude vorgesehen sind.
7. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregler der beiden Energieleitungen zwangsläufig, und zwar gegensinnig gekoppelt veränderlich sind.
8. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenregler der beiden Energieleitungen zwangsläufig, und zwar gegensinnig gekoppelt veränderlich sind.
9. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieleitungen Elemente enthalten, die einen Ohmschen, der Leitungscharakteristik angepaßten Abschluß bilden.
10. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den symmetrischen Antennen- und Reflektor-Energieleitungen und der Brücke je eine symmetrische oder unsymmetrische Energieleitung, vermittels Hochfrequenztfansformatoren oder anderer passender Mittel gekoppelt, eingeschaltet ist.'
11. Anordnung für Richtempfang nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brückenschaltungen vorgesehen sind, wobei jeder Brücke mindestens ein Phasenregler und ein Amplitudenregler zugeordnet ist und wobei jede Brücke auf einen besonderen Empfänger arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen