DE634975C - Radioempfangsanordnung mit Einrichtung zur Vermeidung von Schwunderscheinungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radioempfangsanordnung mit Einrichtung zur Vermeidung von Schwunderscheinungen. Es scheint sich auf Grund von angestellten Versuchen zu ergeben, daß, wenn ein von einem Sender ausgehender Strahl in die Heavisideschicht eindringt, er in zwei Strahlen geteilt wird, die sich auf verschiedenen Wegen mit verschiedenen Geschwindigkeiten und Dämpfungen fortbewegen und die verschieden polarisiert sind, nämlich der eine elliptisch oder zirkulär rechts polarisiert und der andere elliptisch oder zirkulär links polarisiert. Es bestehen theoretische und experimentelle Gründe für die Annahme, daß der rechts polarisierte Strahl viel mehr gedämpft ist als der links polarisierte, so> daß, praktisch gesprochen, der letztere als der überlebende reflektierte Strahl betrachtet werden kann. In der südlichen Hemisphäre werden die Polarisationsrichtungen umgekehrt. Der direkte Strahl, der neben diesem reflektierten Strahl besteht, ist vertikal polarisiert. Die Schwunderscheinungen rühren in großem Maße, wenn nicht vollständig, von Änderungen der empfangenen Energiestrahlung her, die die Empfangsstelle durch Reflektionen, daß heißt, nicht direkt erreicht hat.

Zur Unterdrückung von Schwunderscheinungen durch Raumwellen ist es bekannt, in einer \^rertikalebene zwei oder mehrere Rahmen hintereinander anzuordnen, die von dem gleichen Strom hintereinander durchflossen werden. Fällt bei dieser Anordnung eine Raumwelle z. B. unter einem Winkel von 45⁰ ein, so wird sie bei einem bestimmten Abstand der einzelnen Rahmen unterdrückt. Der Nachteil dieser Anordnung liegt vor allem in dem erheblichen Raumbedarf und darin, daß eine vollkommene Unterdrückung der Raumwelle nur unter einem bestimmten Einfallswinkel eintritt.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, Energie, die die Empfangsstation vom Sender direkt erreicht hat, und Energie, die diese Station durch Reflektion erreicht hat, durch eine doppelte Antenne aufzunehmen, welches System so angeordnet und mit dem eigentlichen Empfänger verbunden ist, daß die Spannungen von jeder Antenne, die von den rechts oder links zirkulär oder elliptisch polarisierten Strahlen herrühren, sich aufheben, während die Spannungen, die von den direkt empfangenen Strahlen herrühren, sich nicht aufheben.

•Eine.auf Grund dieses Prinzips aufgebaute Empfangsstation enthält zwei Richtantennen, die in gewünschten Richtungen orientiert werden können, eine Einrichtung, um das Phasenverhältnis zwischen Strom und Spannung, das in diesen Antennen, induziert wird, verschieden für jede Antenne einzustellen,

und eine Einrichtung, um in einem gemeinsamen Ettipfangskreis die Energie von den beiden Antennen zu kombinieren, wobei die Kombinierungsemrichtung so ist, daß die relativen Stärken der Signale, die den gemein;? - samen Empfangskreisen von den beiden Afh·. tennen zugeführt werden, auf ein gewünsch-' tes Verhältnis eingestellt werden können.

Die schematische Zeichnung zeigt zwei zueinander senkrechte Rahmenantennen A₁ und A₂, die als gemeinsames Ganzes um eine senkrechte Achse VA drehbar sind und die durch Schleifringe ^₁ und S₂ angeschlossen sind. Zur Einstellung des Phasenverhältnisses zwisehen Strom und Spannung in jeder Antenne dienen die ' verstellbaren Kondensatoren C₁ und C₁. Die Schleifringe sind mit Goniometerspulen R₁ und R₂ verbunden, zu denen die Suchspule SC gehört. Das ganze Gerät liegt in einem Schirmgehäuse SB.

Für den Empfang wird das Gerät auf die gewünschte Signalwelle abgestimmt und der Kondensator in der einen Antenne in seinem Wert so viel vergrößert und der in der anderen so viel verkleinert, daß der Strom in der einen Antenne der EMK um 45°. voreilt und in der anderen Antenne um 45° nacheilt. Wenn der reflektierte Strahl zirkulär polarisiert ist, können die Antennen in jeder Richtung orientiert werden; zweckmäßig aber so, daß die Richtung der Sendestation den Winkel zwischen den beiden Antennen halbiert, das heißt, die Linie des Senders 45° zu jeder Antenne liegt. Bei einer solchen Einstellung wird der direkte Strahl, der vertikal polarisiert ist, in dem Goniometer ein rotierendes Feld erzeugen; bezüglich der Signale, die von diesem Strahl herrühren, ist keine Ausgleichsstellung des Goniometers vorhanden, dagegen bezüglich der elliptisch oder zirku- ■ lar polarisierten Strahlen, und es wird nun die Suchspule so lange verstellt, bis diese Ausgleichsstellung erreicht. ist.

Naturgemäß kann man auch jede andere Einrichtung zur Phaseneinstellung benutzen. Um die Einstellung zu erleichtern, ist noch folgende zusätzliche Apparatur vorgesehen: An das Gerät ist ein örtlicher Schwingungserzeuger angeschlossen, der in einem geeigneten Kreise, etwa einem Potentiometer, eine Spannung erzeugt, die in der Primärwicklung des Goniometers überlagert wird. Beispielsweise ist die eine Klemme des Potentiometers P mit dem Schirm SB. und die andere über einen ersten Schalter Z₁ und eine Spule L₁ mit einer SpUIeM₁ verbunden, die mit Spulen W₁ im Antennenkreise A₁, R₁ gekoppelt ist. Die letztere Klemme von P ist ferner über einen zweiten Schalter X₂, einen verstellbaren Kondensator C₂ und einen Widerstand SR₂ an eine Spule M₂ angeschlossen, die ihrerseits mit den Spulen W₂ des zweiten Antennenkreises A₂, R₂ gekoppelt ist. Zur Ausführung der Einstellung wird zuerst einer der beiden Schalter X₁ oder X₂ ge- !,.\sehlossen und dann in die eine Antenne Spannung von dem Generator induziert. Der ' Phasenregelkondensator (etwa C₁) in dieser Antenne wird so eingestellt, daß man ein maximales Signal erhält, wenn die Kopplung mit dem örtlichen Oszillator einen gewissen Wert, etwa m, besitzt. Dann wird die Kopplung bis auf einen Wert l/rfm vergrößert und der Phasenkondensator wieder verstellt, bis man denselben Empfängerausgang erhält. Bei einer solchen Einstellung wird der Antennenstrom in . der fraglichen Antenne 45 ° der induzierten EMK nacheilen. Nun wird der erste Schalter X₁ oder X₂ geöffnet und der zweite Schalter X₂ oder X₁ geschlossen und eine entsprechende Einstellung für die zweite Antenne vorgenommen mit dem Unterschied, daß der Antennenstrom der induzierten EMK um 45° voreilt.

Eine Prüfung der Genauigkeit der Phaseneinstellung, wie sie durch die obige Prozedur erhalten wird, kann man durch einen (nicht gezeichneten) Hilfsoszillator vornehmen, der zwei unter 90° versetzte elektromotorische Kräfte liefert. Wenn diese Kräfte gleichzeitig, an das Potentiometer gelegt werden und die beiden Schalter X₁ und X₂ geschlossen sind, werden die in den beiden Antennen induzierten Ströme um 90° gegeneinander versetzt sein, und wenn die Einstellungen so sind, daß die induzierten Ströme gleiche Amplitude haben, kann die Suchspule so eingestellt werden, daß in ihr in der Stellung +45° eine NuIl-EMK und in der Stellung —45° eine Maximal-EMK ist. Die Antennen sind in richtige Phase gebracht, wenn es möglich ist, in der Stellung +45° einen Ausgleich zu erhalten, d. h. bei gleicher Kopplung der Suchspule mit den Primärspulen des Goniometers.

Es möge nun das so eingestellte Gerät Energie von einem gegebenen Sender empfangen. Die Energie, die in den beiden Antennen durch zirkulär polarisierte Strahlen induziert wird, wird um 90° versetzt sein, und was diese zirkulär polarisierte Energie betrifft, so wird eine Ausgleichsstellung der Suchspule vorhanden sein, die je nachdem, ob die Strahlen links oder rechts zirkulär polarisiert sind, die +45°- oder —45"-Stellung sein wird. -Diese Stellung wird jedoch bezüglich der ebenpolarisierten Strahlen keine Ausgleichsstellung sein, da die elektromotorischen Kräfte, die in den beiden Antennen durch diese Strahlen induziert sind, in Phase und daher die entsprechenden Ströme in dem Goniometer um 90° versetzt sind. Wo der

reflektierte Strahl zirkulär polarisiert ist, ist die Orientierung der beiden Antennen bezüglich des Sinnes tmwesentlich, da um die vertikale Achse natürlich Symmetrie besteht. Unglücklicherweise werden die Strahlen zirkulär polarisiert nur in Ausnahmefällen seih, oder wo der Empfänger ganz nahe am Sender steht, während im allgemeinen elliptische Polarisation die Regel sein wird. Für ellipxo tische Polarisation müssen die Antennen natürlich richtig orientiert werden.

Angenommen, das resultierende reflektierte Signal sei elliptisch polarisiert, so daß es vektoriell als aus zwei magnetischen Feldern bestehend, betrachtet werden kann, die rechtwinklig zueinander bestehen, wobei die Vektoren in der größeren und kleineren Achse der Ellipse liegen. Wenn die Antennen so orientiert werden, daß ihre Ebenen längs der größeren und kleineren Achse der Ellipse verlaufen, dann werden die in ihnen induzierten elektromotorischen Kräfte um 90 ° versetzt sein und ein Ausgleich bezüglich der reflektierten Strahlen in irgendeiner Stellung der Suchspule erhalten werden. Die genaue Stellung kann man annähernd rechnerisch finden und endgültig durch Versuche auf den richtigen Wert bringen. Wenn das Gerät einmal richtig eingestellt ist, werden die empfangenen Signale im wesentlichen schwundfrei sein, da dem eigentlichen Empfänger nur Spannungen zugeführt werden, die von den direkten Strahlen herrühren.

Versuche haben gezeigt, daß bei kürzeren Wellen von etwa 40 bis 100 m entweder die rechts oder links zirkulär polarisierten, reflektierten Impulse (aber nicht beide) von der Heaviside-Schicht fast vollständig eliminiert werden können. Für längere Wellenlängen (in dem sogenannten kürzeren Rundfunkbereich) sind die experimentellen Ergebnisse nicht so günstig, jedoch hat man noch bis zu Wellenlängen von 225 m eine wesentliche Verringerung des Schwundes erzielt.

Die Erfindung schafft die Möglichkeit, zwei Stationen mit derselben Wellenlänge zu betreiben, wenn sie weit genug voneinander liegen, daß die direkten Strahlen sich am Empfangspunkt nicht stören; denn wenn die Empfänger so, wie oben angegeben, angeordnet werden, daß sie nur auf direkte Strahlen ansprechen, wird eine Störung, herrührend von reflektierten Wellen von den beiden Stationen, im wesentlichen vermieden.

Zu beachten ist natürlich, daß, da Empfänger, wie sie oben beschrieben sind, praktisch nur auf direkte Strahlen ansprechen, sie innerhalb des Bereiches der direkten Strahlen des Senders aufgestellt sein müssen. Es soll noch einmal darauf hingewiesen werden, daß ein System gemäß der Erfindung nicht sowohl die rechts und links polarisierten Strahlen, sondern nur eine von diesen Strahlungsarten eliminieren kann. Jedoch werden die Schwundwirkungen gänzlich oder in großem Umfang mittels der Erfindung aus dem Grund verringert, daß (bei Frequenzen in der Nähe des gegenwärtigen Frequenzbereiches) nur eine der reflektierten Strahlenarten die Reflektion in merklichem Umfang überlebt und der Empfang dieser Strahlenart · durch, die Erfindung praktisch ausgeschlossen werden kann. Ein etwa übrigbleibender Schwund kann mit den bekannten automatischen Stärkeregeleinrichtungen ohne weiteres leicht beseitigt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Radioempfangsantennensystem zur Unterdrückung der Störung des Bodenwellenempfanges durch elliptisch oder zirkulär polarisierte unter beliebigem Winkel einfallende Raumwellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreise von zwei zueinander senkrechten als Ganzes um eine Vertikalachse drehbaren Rahmenantennen Abstimmittel enthalten, mit denen ihre Ströme, auf im wesentlichen gleich große Phasenunterschiede von entgegengesetzter Richtung (z. B. +45° und —45°) gegenüber den in diesen Kreisen induzierten Spannungen eingestellt werden und -daß diese Stromkreise entsprechende Feldspulen einer Goniometeranordnung speisen, deren den Empfänger erregende Suchspule so eingestellt wird, daß die Wirkungen der beiden Komponenten der Raumwelle auf den Empfängerkreis sich gegenseitig aufheben.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen