DE690438C - - Google Patents
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Description
Es ist bereits bekannt, Gasentladungsröhren in den Weg eines Ultrakurzwellenstrahles
zur Modulierung von dessen Amplitude einzuschalten. Diese den Gegenstand des Patents 678 078 bildende Anordnung hat
gegenüber anderen Modulationssystemen den Vorteil, daß man eine Amplitudenmodulation
ultrahoher Frequenzen ganz unabhängig von störenden Effekten auf den Trägeroszillator
erhält; des ferneren ist die Amplitudenmodulation nur in sehr stark -verringertem Maße
von Frequenzmodulation begleitet. Es ist jedoch bekannt, daß bei der in dem genannten
Patent beschriebenen Modulationsanordnung noch eine störende Frequenz- bzw. Phasenmodulation
auftritt. Die Phasenmodulation wird, wie dies bereits bekannt ist, verursacht durch Änderungen des Brechungsindex des
gasförmigen Mediums in einer einzigen Röhre, durch die der Radiostrahl hindurchgeworfen
wird. Der Brechungsindex seinerseits ist eine Funktion gewisser Absorptionsund Reflexionsmerkmale, deren Wichtigkeit
nachstehend diskutiert wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Modulationseinrichtung geschaffen, die in
Verbindung mit einem Ultrakurzwellengenerator verwendet werden soll und die verhältnismäßig
frei von Phasenmodulation ist, wenn nur Amplitudenmodulation allein gewünscht wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in einer Anordnung, durch die man Frequenzmodulation
unter Ausschluß von Amplitudenmodulation erhalten kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Einrichtung
zur Modulierung von Ultrakurzwellen, derart, daß eine Verzerrung der gewünschten
Signale selbst bei hohem Modulationsgrad vermieden wird.
Die Erfindung besteht darin, daß im Wege der ultrakurzwelligen Strahlung zwei oder
mehrere Gasentladungsröhren- mit voneinander verschiedenen Absorptions- und/oder
Brechungscharakteristiken räumlich hintereinander angeordnet sind, die sämtlich von
den Modulationsschwingungen gesteuert werden. Hierbei werden insbesondere die Eigenschaften
der hintereinander angeordneten Gasentladungsröhren derart verschieden gewählt, daß die zu modulierende Strahlung lediglich
in ihrer Amplitude oder lediglich in ihrer Frequenz oder Phase moduliert wird.
Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen näher erläutert.
Fig. ι zeigt beispielsweise einen. Radiosender mit einem Modulationssystem aus mehreren Gasentladungsröhren.
Fig. ι zeigt beispielsweise einen. Radiosender mit einem Modulationssystem aus mehreren Gasentladungsröhren.
Fig. 2 und 3 zeigen Draufsichten auf zwei
verschiedene Ausführungsformen solcher Gasentladungsröhren.
ι ist ein Generator zur Erzeugung von
Schwingungen, deren Wellenlänge von der Größenordnung von wenigen Zentimetern und
darunter ist und die von einer Antenne 3 ausgestrahlt werden. Durch einen parabolischen
Reflektor 5 kann der Radiostrahl nach dem Empfänger hin gerichtet werden.
Zur Modulierung des Strahles dient eine Gasentladungsröhre 7 von einer Dicke a. Des
ao ferneren wird eine andere Gasentladungsröhre 9 von der Dicke b verwendet. Die
Füllungen dieser beiden Rohren unterscheiden sich sowohl bezüglich der Gasart als auch bezüglich
des Druckes; auch die den Elektroden dieser Röhren aufgedrückten Spannungen
können voneinander verschieden sein. Zu letzterem Zwecke sind die Leitungen 11 an
verschiedene Punkte der Gleichstromquelle 13 angeschlossen, so daß der Spannungsabfall
in der Röhre 7 größer ist als der in der Röhre 9. Erforderlichenfalls können auch die
Verbindungen vertauscht werden. Andere Elektroden der Röhren 7 und 9 sind mit der
Sekundärwicklung 15 eines Transformators 17 verbunden, dessen Primärwicklung mit
dem Telephonsender 19 verbunden ist. Eine Mittelanzapfung 21 der Sekundärwicklung 15
ist zur Vervollständigung der Modulatorkreise an die Batterie 13 zurückgeführt.
Die Röhren 7 und 9 sind so mit der Sekundärwicklung 15 verbunden, daß sie in Gegentakt
arbeiten.
Wegen der Unterschiede bezüglich der Absorptions- und der Brechungseigenschaften
der beiden Röhren kann man Amplitudenmodulation ohne merkliche Phasenmodulation erhalten oder umgekehrt. Wenn Amplitudenmodulation
allein gewünscht wird, dann läßt man die Phasenmodulation in der Röhre 7 diejenige in der Röhre 9 neutralisieren.
Die Art, wie man dieses ausführen kann, erkennt man am besten aus nachstehender
mathematischer Betrachtung.
Es sei f die von der Antenne 3 ausgestrahlte Trägerfrequenz. Der Brechungsindex M0 des
unmodulierten Gasmediums in einer der Röhren 7 und 9 möge verglichen werden mit dem endgültigen Brechungsindex n, wenn das
Gasmedium einer Modulation ausgesetzt ist.
Es sei d die Länge des ionisierten Gasweges in Zentimetern, durch den der Radiostrahl
hindurchgeworfen werden soll. Die Zeit, die der Radiostrahl für die Zurücklegung dieses
Weges braucht, ist
λ d„„
c die Lichtgeschwindigkeit ist. Im Falle der Röhre 9 wird d zu dj,, herrührend von der
Dicke der Röhre, wie dargestellt, und im Falle der Zeit, die der Strahl zum Hindurchgehen
durch die Röhre 7 braucht, wird d zu da. In beiden Fällen ändert sich, wenn Modulation
auftritt, die Zeit i0 zu
d
t
— ^
c '
c '
Durch Kombinieren dieser Gleichungen erhält man
t J0 — — \n M0; .
Die von der Modulation herrührende Phasenverschiebung ergibt daher
In — ηΔ
2 π fd
■ZTlf
was sich reduziert auf
{n-~n0) ,·
wo λ die Wellenlänge in Luft ist.
unter praktischen Bedingungen ist, angenommen, daß man einen Radiostrahl von einer
Wellenlänge von 10 cm senden will, es recht möglich, daß η -—M0 = ο, 5 wird, daß auch d
von der Größenordnung von 20 cm wird und daß die Phasenverschiebung bei ioo°/oiger
Amplitudenmodulation einen Wert annehmen wird, der irgendwo in der Nähe von π liegt,
was bei gewissen Empfängerarten sehr geeignet sein würde, eine unerträgliche Verzerrung
der Signale hervorzurufen. Diese Phasenverschiebung kann jedoch dadurch auf vernächlässigbare
Werte verringert werden, daß man eine oder mehrere der Maßregeln ausführt,
die darauf hinauslaufen, in den beiden Röhren 7 und 9 voneinander verschiedene Charakteristiken hervorzurufen, wodurch die
Brechungsindizes voneinander merklich verschieden gemacht werden können. Es kann so das Verhältnis der Röhren-
durchmesser zueinander I -τ-1 so gemacht werden,
daß man Differenzen in dem Wert von d in den obigen Gleichungen erhält. Auch der
Wert von η—-M0 kann durch Änderungen des
Gasdruckes und der Polarisationsspannungen verändert werden. Das zu erstrebende Ziel
besteht darin, die beiden Röhren so auszubilden, daß in einer von ihnen die Phasenänderung
für einen gegebenen Modulationsgrad der wichtigere Faktor ist, während in der anderen
Röhre der Absorptionsfaktor der vorherrschende ist.
Sowohl die Absorptionscharackteristiken als auch der Brechungsindex sind in gewissem
Maße von der Natur des gasförmigen
ίο Mediums abhängig. Beispielsweise kann man
die gewünschten Unterschiede der Charakteristiken der beiden Röhren 7 und 9 dadurch erhalten,
daß man in der einen Röhre Neon und in der anderen Röhre Argon verwendet; dabei hat sich ein Quecksilberdruck von 0,04 mm
als zufriedenstellend herausgestellt. Naturgemäß soll die Erfindung weder auf diese besonderen
Gasfüllungen noch auf den angegebenen Druck beschränkt werden.
Die Absorption der Radiowelle beim Hindurchgehen durch das Gas wird in der Hauptsache
durch Zusammenstöße der freien Elektronen mit Ionen, Molekülen oder gegen die R.öhrenwände verursacht. Die effektive KoI-lisionsfrequenz
wird in großem Maße bestimmt durch die Art des Gases, die Menge der vorhandenen Verunreinigungen und durch den
Druck. Unter gewissen Bedingungen kann eine kleine Menge von Verunreinigungen den
Faktor der Kollisionsfrequenz und damit die Änderung des Absorptionsfaktors um ein
Vielfaches ändern.
Die Phasenänderung rührt in erster Linie von der Zahl der freien Elektronen bzw. der
Ionendichte in dem Gas her. Für optimale Resultate hat es sich als am besten herausgestellt,
zuerst geeignete Differenzen in den Charakteristiken der Röhren 7 und 9 entsprechend
den oben gegebenen Lehren zu wählen und dann die Differenz der Spannung, die diesen beiden Röhren durch die Leiter 11
zugeführt wird, zu ändern, so daß man eine geeignete Kompensation der entsprechenden
Brechungsindizes der ionisierten Gase erhält, wodurch die Phasenveränderung neutralisiert
wird, die durch die eine Röhre verursacht wird, im Vergleich zu der, die durch die andere
Röhre verursacht wird. Es bedarf nicht vieler Versuche, um diese optimalen Bedingungen
zu bestimmen.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß die Radiowelle nacheinander durch die
Röhren9 und 7 hindurchgehen muß. Wie in Fig. ι gezeigt ist, werden den beiden Röhren
verschiedene Spannungen aufgedrückt. Diese Spannungen können jedoch erforderlichenfalls
gleichgemacht werden, um eine Neutralisation der Phasenverschiebung zu erzeugen.
Wenn der Strom in einer der Röhren zunimmt, nimmt der Strom in der anderen Röhre
wegen der Gegentaktanordnung des durch die Sekundärwicklung 15 verbundenen Kreises
ab. Da die Röhren 7 und 9 selbst bezüglich ihrer Charakteristiken verschieden sind, kann
man bewirken, daß die in der Sekundärwicklung 15 erzeugte Wechselspannung eine Amplitudenmodulation
des Radiostrahles erzeugt, während die Phasenmodulation ausgeglichen ist.
Das gegenpha~sige Aufdrücken der Modulationsspannung
auf die beiden Röhren 7 und 9 besitzt noch einen weiteren Vorteil. Wenn sich herausstellt, daß eine oder beide
Röhren ein nichtlineares Verhältnis zwischen .der Absorptionscharakteristik und der aufgedrückten
Modulationsspannung besitzen, macht dies nichts aus; die Gegentaktschaltung
bewirkt, daß diese Nichtlinearitäten selbst im wesentlichen ausgeglichen werden.
In Fig. 2 ist gezeigt, daß der Weg des Radiostrahles durch die Röhre 7 langer gemacht
werden kann als durch die Röhre 9, zum Zwecke, Differenzen des Absorptionsgrades
herbeizuführen. In diesem Falle ist der Durchmesser α größer als der Durchmesser b.
In Fig. 3 wird derselbe Effekt unter Verwendung zweier Röhren von demselben
Durchmesser erreicht. Hier sind zusätzliche vertikale Teile vorgesehen, und es wird durch
Versetzen der Teile in zwei Ebenen die effektive Dickendimension a, die den Weg des
Radiostrahles durch die Röhre 8 darstellt, auf einen geeigneten Wert eingestellt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Modulation von Ultrakurzwellen nach Patent 678 078, dadurch
gekennzeichnet, daß im Wege der ultrakurzwelligen Strahlung zwei oder mehrere Gasentladungsröhren mit voneinander
verschiedenen Absorptions- und/ oder Brechungscharakteristiken hintereinander angeordnet sind, die sämtlich von
den Modulationsschwingungen gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaften der
hintereinander angeordneten Gasentladungsröhren derart verschieden gewählt sind, daß die zu modulierende Strahlung
lediglich in ihrer Amplitude moduliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaften der
hintereinander angeordneten Gasentladungsröhren derart verschieden gewählt sind, daß die zu modulierende Strahlung
lediglich in ihrer Frequenz oder Phase moduliert wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 und 3, gekennzeichnet durch
die Verwendung von zwei räumlich hintereinander angeordneten Gasentladungsröhren, denen die Modulationsschwingungen
gegenphasig zugeführt werden.
5· Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasladungen der einzelnen Röhren chemisch voneinander verschieden sind.
6. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasdrücke der einzelnen Röhren voneinander verschieden
sind.
7. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasentladungsröhren derart voneinander verschiedene Abmessungen, Formen und Anordnung
besitzen, daß der Weg der ultrakurzen Wellen durch die eine Röhre ein anderer
ist als der durch die andere Röhre.
8. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die konstante Vorspannung der verschiedenen Gasentladungsröhren verschieden groß gewählt ist.
9. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichet, daß die Ionendichte in den verschiedenen Gasentladungsröhren verschieden
groß ist.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen
BERLIN. GKI)HCClCi' IN DEIt
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