DE652643C

DE652643C - Method for reducing or eliminating interference in wireless communication

Info

Publication number: DE652643C
Application number: DET44762D
Authority: DE
Inventors: Hans Scharlau
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1934-12-23
Filing date: 1934-12-23
Publication date: 1937-11-04

Description

In der vorliegenden Erfindung handelt es· sich um ein Verfahren zur Verminderung oder Beseitigung von Störungen, die bei der drahtlosen Übermittlung von Nachrichten oder Zeichen infolge Reflexion der Strahlung an solchen leitenden Flächen auftreten, welche ■ sich im Strahlungsfeld, insbesondere im Raum zwischen Sender und Empfänger, befinden. The present invention is a method of reduction or elimination of interference with the wireless transmission of messages or signs appear as a result of reflection of the radiation on such conductive surfaces, which ■ are in the radiation field, especially in the space between the transmitter and receiver.

Es ist bekannt, zur Vermeidung von Fadings zirkulär polarisierte Wellen auszusenden und den Empfänger so zu gestalten, daß er Strahlungen beliebiger Polarisation aufnehmen kann. Im Gegensatz dazu werden in der vorliegenden Erfindung Sender und Empfänger benutzt, die geeignet sind, eindeutig polarisierte Strahlung auszusenden bzw. aufzunehmen.It is known to send out circularly polarized waves to avoid fading and to design the receiver so that it can absorb radiation of any polarization. In contrast, will used in the present invention transmitter and receiver that are appropriate, unambiguously emit or absorb polarized radiation.

Es ist bekannt, daß die hochfrequente Strahlung einer Sendeantenne nicht nur auf direktem Wege, sondern auch auf dom Wege der Reflexion an einer leitenden Fläche zum Empfangsort gelangen kann. Dabei ergeben sich am Empfangsort durch Phasenverschiedenheit der direkten und reflektierten Wellen Interferenzen, die besonders störend' empfunden werden, wenn sich die reflektierende Fläche bewegt oder überhaupt, wenn sich veränderliche Wegdifferenzen zwischen direkter und indirekter Strahlung und dadurch Amplitudenänderungen der Empfangsfeldstärken ergeben.It is known that the high-frequency radiation of a transmitting antenna is not only on direct way, but also on dom way of reflection on a conductive surface Can reach the receiving location. This results from phase differences at the receiving location the direct and reflected waves interferences that are particularly annoying ' when the reflective surface is moving or at all when changing Path differences between direct and indirect radiation and thus changes in amplitude the received field strengths.

Erfindungsgemäß werden diese Störungen dadurch beseitigt oder wenigstens auf ein erträgliches Maß vermindert, daß die Sendeantenne geneigt gegen die reflektierende Fläche angeordnet wird, so daß sich eine zur reflektierenden Fläche vertikale.und eine parallele Feldkomponente ergibt. Da nach der Reflexion einer geneigt polarisierten Strahlung an einer leitenden Fläche die senkrecht zur Reflexionsfläche verlaufende Komponente des reflektierten Feldes phasengleich mit der des Einfallenden ist, die parallel dazu stehende Komponente des reflektierenden FeI-des dagegen zu der des einfallenden in Phasenopposition steht, so ergibt sich eine Drehung der Polarisation des resultierenden, reflektierten Feldes. Wird die Empfangsantenne senkrecht zur Polarisationsebene des resultierenden reflektierten Feldes angeordnet, so> wird die Antenne durch das reflektierte Feld nicht erregt. Die direkte Strahlung dagegen wird aufgenommen. Interferenz Störungen durch Zusammenwirken von direkter und indirekter Strahlung können also nicht mehr auftreten.According to the invention, these disturbances are thereby eliminated or at least to a tolerable level Reduced degree that the transmitting antenna is inclined against the reflective surface, so that a to reflecting surface vertical. and a parallel field component results. Since after the Reflection of inclined polarized radiation on a conductive surface that is perpendicular The component of the reflected field running to the reflection surface is in phase with is that of the incident, the parallel component of the reflecting field on the other hand is in phase opposition to that of the incident, there is a rotation of the polarization of the resulting, reflected field. If the receiving antenna is perpendicular to the plane of polarization of the The resulting reflected field is arranged, so> the antenna is reflected by the Field not excited. The direct radiation, on the other hand, is absorbed. Interference interference the interaction of direct and indirect radiation can no longer occur.

Normalerweise kommen als reflektierende Flächen der Erdboden, Wasserflächen oder meist senkrecht dazu stehende Flächen, z. B. Schiffswände, in Frage. Aus diesem Grunde wird man die Antennen unter 45 ° gegen die Erdoberfläche geneigt aufstellen, und zwar vorzugsweise in Ebenen senkrecht zur Ver-Usually the ground, water or surface are used as reflective surfaces mostly perpendicular to it, such. B. ship walls in question. For this reason you will set up the antennas inclined at 45 ° to the surface of the earth, namely preferably in planes perpendicular to the

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Hans Scharlau in Berlin.Hans Scharlau in Berlin.

bindungslinie: Sender — Empfänger. Dabei liegen dann zwangsläufig Empfangsantennen und Sendeantennen in parallelen Ebenen. In einem solchen Fall läßt sich das Feld der Sendeantenne in eine vertikale und eine hori-y zontale Komponente von gleicher Größe zerlegen. Bei der Reflexion an gut leitender Erdoberfläche behält die Vertikalkomponente des Feldes ihre Phase bei. Die Horizontalkomponente ändert ihre Phase um i8o°. Das reflektierte Feld steht senkrecht auf dem Feld der Sendeantenne. Da nun die Empfangsantenne parallel zur Sendeantenne liegt, so Wird sie durch das reflektierte Feld nicht erregt. Für die direkte Strahlung dagegen hat die Empfangs antenne die optimale Lage.binding line: sender - receiver. There are then inevitably receiving antennas and transmitting antennas in parallel planes. In such a case, the field of Split the transmitting antenna into a vertical and a horizontal component of the same size. The vertical component is retained when it is reflected on the earth's surface, which is a good conductor of the field their phase. The horizontal component changes phase by 180 °. That The reflected field is perpendicular to the field of the transmitting antenna. Since the receiving antenna is now parallel to the transmitting antenna, so If it is not excited by the reflected field. For direct radiation, on the other hand, the receiving antenna is in the optimal position.

Für eine reflektierende Ebene, die senkrecht zur Erdoberfläche steht, gelten natürlich dieselben Gesichtspunkte. Ist die Sendeantenne oder auch die reflektierende Fläche unter einem beliebigen Winkel, z. B. gegen die Erdoberfläche geneigt, so ist die Amplitude der Horizontalkomponente des ausgesandten bzw. auf die reflektierende Fläche fallenden Feldes nicht gleich der der Vertikalkomponente. Trotzdem, dreht sich die Polarisation des Feldes bei der Reflexion, jedoch nicht um 90°. Es läßt sich aber stets eine Lage der Empfangsantenne finden, in der keine Erregung durch das reflektierte Feld erfolgt, meist liegen dabei die Empfangsantenne und Sendeantenne in parallelen Ebenen. Stets aber liegen die geneigten Sendeurid Empfangsantennen in gleichen Qua-For a reflecting plane that is perpendicular to the earth's surface, of course, apply same point of view. Is the transmitting antenna or the reflective surface at any angle, e.g. B. inclined to the surface of the earth, so is the amplitude the horizontal component of the emitted or on the reflecting surface the falling field is not the same as that of the vertical component. Still, the polarization rotates of the field during reflection, but not by 90 °. However, a position of the receiving antenna can always be found in which there is no excitation by the reflected field, mostly the receiving antenna and transmitting antenna are in parallel planes. However, the inclined transmitting and receiving antennas are always in the same

dranten. .dranten. .

In Abb. ι ist versucht worden, den Vorgang für ein einfaches Beispiel zeichnerisch darzustellen. Senkrecht auf einer Ebene E₁ steht eine zweite Ebene E₂. Auf der Ebene E₁ befindein sich eine Sendeantenne A und eine Empfangs antenne R. Der resultierende Feldvektor F_a der Sendeantenne A schließt mit der Ebene E₁ einen Winkel a = 45° ein. Der resultierende Feldvektor des Empfängers R schließt mit der Ebene E₁ denselben Winkel a = 45⁰ ein. Beide Vektoren bzw. deren zugehörige Antennen liegen in parallelen Ebenen. Vom Sender A zum Empfänger R gehe eine direkte Strahlung S_ä und eine an der Ebene E₂ reflektierte Strahlung S_t. Die direkte Strahlung ist erwünscht,"' die reflektierte soll· bei der hier gezeigten Anordnung unwirksam gemacht werden. Um diesen Vorgang anschaulich darstellen zu können, wird der resultierende Sendefeldvektor F_a in eine vertikale Komponente f "und in eineIn Fig. Ι an attempt has been made to graphically illustrate the process for a simple example. A second level E ₂ stands vertically on a level E ₁ . On the plane E ₁ there is a transmitting antenna A and a receiving antenna R. The resulting field vector F _{a of} the transmitting antenna A includes an angle a = 45 ° with the plane E _1. The resulting field vector of the receiver R forms the same angle a = 45 ⁰ with the plane E ₁ . Both vectors and their associated antennas lie in parallel planes. A direct radiation S _ä and a radiation S _t reflected at the plane E ₂ go from the transmitter A to the receiver R. The direct radiation is desired, "'the reflected radiation should be rendered ineffective in the arrangement shown here. In order to be able to illustrate this process clearly, the resulting transmission field vector F _{a is converted} into a vertical component f" and a

■ horizontale Komponente H bezogen auf die reflektierende Fläche zerlegt. Bei der direk-■ horizontal component H broken down in relation to the reflective surface. In the direct

■ ten Strahlung ändert keine dieser Komponenten auf dem Wege zum Empfänger ihr Vorzeichen. Anders ist es auf dem Wege über die reflektierende Fläche E₂. Bei der Reflexion verhalten sich die beiden Komponenten verschieden. Die Vertikale V wird ohne f^Phasenänderung an der Ebene E₂ reflektiert. Ipev der Horizontalen H tritt ein Phasen-%ir.-üng von 180° ein.- Beide Antennen sind iüfn 45° gegen die Reflexionsfläche E₂ geneigt. Vertikale und horizontale Komponenten sind also gleich groß. Die Resultierende F_ri der (indirekten) reflektierten Strahlung steht in diesem Beispiel senkrecht auf der Resultierenden R_rd der (direkt) einfallenden Strahlung, so daß der resultierende reflektierte Feldvektor F_ri außerstande ist, die Empfangsantenne zu erregen. (Genauer genommen: der resultierende Vektor des reflektierten Feldes Vi, Η_{.) ■ th radiation, none of these components change their sign on the way to the receiver. It is different on the way over the reflective surface E ₂ . When it comes to reflection, the two components behave differently. The vertical V is reflected at the plane E ₂ without a phase change. Ipev of the horizontal H a phase angle of 180 ° occurs. Both antennas are inclined at 45 ° to the reflection surface E ₂ . So vertical and horizontal components are the same size. In this example, the resultant F _{ri of} the (indirect) reflected radiation is perpendicular to the resultant R _{rd of} the (direct) incident radiation, so that the resultant reflected field vector F _{ri is} unable to excite the receiving antenna. (More precisely: the resulting vector of the reflected field Vi, Η _{ .)

In dem folgenden Abschnitt soll die Erfindung an bestimmten Beispielen besprochen werden, jedoch soll dadurch die Anwendung des Erfindungsgedankens keinerlei Beschränkung erfahren.In the following section, the invention is intended to be discussed using specific examples However, this is not intended to limit the application of the inventive concept in any way Experienced.

Praktisch wird man die Sendeantenne so aufstellen, daß sie eine unter 45° gegen die Erdoberfläche geneigte Strahlung aussendet und die Antenne annähernd in einer Ebene senkrecht zur ungefähren Richtung: Sender— Empfänger liegt.In practice, you will set up the antenna so that it is at 45 ° to the Earth's surface emits inclined radiation and the antenna is approximately in one plane perpendicular to the approximate direction: transmitter - receiver is located.

Den Empfänger wird man drehbar bzw. schwenkbar einrichten, um ihn so' einstellen zu können, daß er nur die direkte Strahlung aufnehmen kann. Da die Drehwin'kel bei der Reflexion von vielen Faktoren abhängen, kann kein bestimmter Richtungswinkel für die Emp fangs antenne von vornherein angegeben werden. Es kann z. B. vorteilhaft sein, beim Vorhandensein vorwiegend senkrecht zur Erdoberfläche stehender reflektierender Flächen die Empfangsantenne horizontal zu legen, so daß sie nur die nicht gedrehte, waagerecht polarisierte direkte Strahlung aufnehmen kann. Der aufgenommene Energiehetrag ist dann immer noch 7o°/₀ der gesamten überhaupt möglichen aufnehmbaren Strahlung. The receiver will be set up so that it can be rotated or pivoted in order to be able to adjust it so that it can only receive the direct radiation. Since the angle of rotation for the reflection depends on many factors, no specific direction angle for the receiving antenna can be specified in advance. It can e.g. B. be advantageous in the presence of predominantly perpendicular to the earth's surface standing reflective surfaces to lay the receiving antenna horizontally so that it can only absorb the non-rotated, horizontally polarized direct radiation. The recorded Energiehetrag will still be 7o ° / ₀ of the total at all possible recordable radiation.

Wichtig ist, zu betonen, daß Reflexion an einer oder mehreren Flächen ruhig auftreten kann, da nicht die Reflexion selbst, sondern nur die Wirkung der reflektierten Strahlung auf den Empfänger vermindert bzw. beseitigt werden soll.It is important to emphasize that reflection from one or more surfaces occurs calmly can, since not the reflection itself, but only the effect of the reflected radiation to be reduced or eliminated on the recipient.

Messungen haben ergeben, daß die bei scharf gebündelten Strahlungen auftretenden Seitenzipfel z. B.. in ihrer Wirkung auf eine ixg im gleichen Sinne polarisierte Empfangsanordnung kleiner erscheinen. Diese beobachtete Tatsache kann man an Hand der Abb. 2 etwa folgendermaßen erklären.Measurements have shown that the radiation occurs when the radiation is sharply focused Side lobe z. B. appear smaller in their effect on an ixg polarized receiving arrangement in the same sense. This watched The fact can be explained roughly as follows on the basis of Fig. 2.

In Abb. 2 stellt A einen Sender mit einer Hauptstrahlung C und zwei Seitenzipfeln Z₁ und Z₂ dar. Die Seitenstrahlungen Z₁ und Z₂ In Fig. 2, A represents a transmitter with a main radiation C and two side lobes Z ₁ and Z _2. The side radiation Z ₁ and Z ₂

sind in einer definierten Richtung, und zwar wie die Hauptstrahlungen C polarisiert. Bei Messungen, zu denen eine senkrecht zum Hauptvektor Z_v eines Seitenzipfels polarisierte Empfangsantenne R verwendet wird, erscheinen die waagerechten Komponenten H als Projektionen H₁ auf Ebenen senkrecht zur Seitenzipfelrichtung. Diese Erscheinung läßt sich zu verschiedenen Zwecken ausnutzen.are polarized in a defined direction, like the main radiation C. In measurements for which a receiving antenna R polarized perpendicular to the main vector Z _{v of} a side lobe is used, the horizontal components H appear as projections H ₁ on planes perpendicular to the direction of the side lobe. This phenomenon can be used for various purposes.

ίο Man kann die Polarisation des gesamten Strahlers z. B. so wählen, daß die Projektion der Seitenzipfelkomponente auf eine , bestimmte Empfangsebene Null ist, so daß die Zipfelstrahlung die betreffende Antenne nicht erregen kann.ίο One can see the polarization of the whole Emitter z. B. choose so that the projection of the side lobe component on a certain Reception level is zero, so that the tip radiation does not reach the antenna in question can excite.

Der Erfindungsgedanke ist nicht auf kurze Wellen beschränkt, sondern gilt allgemein, sofern Sender und Empfänger eindeutig polarisiert sind.The idea of the invention is not limited to short waves, but applies generally, provided that The transmitter and receiver are clearly polarized.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for reducing or eliminating disruptions caused by the Simultaneous action of direct and reflected on a conductive surface Radiation on a receiver is generated using antenna arrays with linear polarization on the transmitting and receiving side, characterized in that that the transmitting antenna is inclined towards the reflecting surface and the receiving antenna is perpendicular to the plane of polarization the reflected radiation.

2. Arrangement for performing a method according to claim 1, characterized in that that the transmitting antenna is inclined by 45 ° against the reflective surface is.

3. Arrangement for performing a method according to claim 1 and 2, characterized characterized in that transmitting and receiving antenna perpendicular to their connecting line stand.

4. Arrangement for performing a method according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the transmitting and receiving antennas are parallel to each other.

5. receiving antenna for use g ₀ in arrangements according to claim 2, characterized in that "the antenna can be tilted at an adjustable angle relative to the earth's surface.

1 sheet of drawings