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Ultrakurzwellen-Gruppensender Zur Erzielung. energiestarker Sendung
ultrakurzer Wellen ist es bereits bekannt, eine Anzahl von Sendern zu einem Gruppensender
zu vereinigen. Damit sich die von den Strahlern der einzelnen Sender ausgehenden
Strahlungen zu einem kohärenten Strahlungsfeld überlagern, müssen die einzelnen
Generatoren aufeinander abgestimmt und die Strahler im Abstand einer halben Wellenlänge
oder eines ganzzahligen Vielfachen einer halben Wellenlänge aufgestellt sein. Durch
die Kopplung der Strahler tritt eine gegenseitige Mitnahme der Sender ein, wenn
:die Eigenfrequenzen der Sender vollständig oder doch nahezu vollständig miteinander
übereinstimmen.
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Um die Abmessungen des aus vielen Einzelsendern zusammengesetzten
Gruppensenders so klein wie möglich zu halten, muß man die Abstände der Strahler
so klein wie möglich wählen. Im günstigsten Falle kann der Abstand bis auf X/2 verringert
werden. Es hat sieh nun gezeigt, daß bei einem derartigen Gruppensender Mängel auftreten.
Der geringe räumliche Abstand der Strahler bedingt insbesondere bei Wellenlängen
unter r m eine so feste Kopplung der Sender, daß der Gruppensender nicht mehr mit
einer Wellenlänge schwingt, sondern mehrwellig ist. Es treten Koppelschwingungen
auf, welche die' Güte und die Wirkungsweise des .Gruppensenders stark beeinträchtigen.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, bei leitungsgekoppelten Gruppensendern
durch entsprechende Bemessung - der. vorzugsweise kapazitven Kopplung allen einzelnen
Generatoren ein und dieselbe eindeutige Fvequenz ;zuzuordnen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ultrakurzwellen-Gruppensender,
bestehend ,aus :gekoppelten selbsterregten Einzelelementen . (Generatoren), -deren
jedes einen eigenen frequenzbestimmenden Schwingungskreis aufweist zur Erzeugung
eines kohärenten Strahlungsfeldes, bei welchem die Einzelsysteme strahlungsgekoppelt
und in so dichter Nachbarschaft aufeinander angeordnet sind, daß eine überoptimale
Kopplung eintreten würde, bei welchem aber zwischen den Einzelsystemen die Kopplung
vermindernde Zwischenglieder angeordnet sind, durch die die Einzelsysteme so miteinander
gekoppelt werden, daß der Gruppensender bei maximaler Leistungsabgabe einwellig
in Mitnahme schwingt., Vorteilhafterweise sind die Kopplungsglieder veränderbar.
Die Verminderung der Kopplung kann im einfachsten Fall dadurch geschehen,- daß zwischen
den zur Erzeugung eines kohärenten Strahlungsfeldes im Abstand von X/2 bzw. n .X/2
angeordneten Strahlern der Einzelsysteme Reflexionsschirme angeordnet sind. Die
Abstände dieser Reflexionsschirme
von den Strahlern, die senkrecht
zur Verbindungslinie der Strahler angeordnet sind, betragen zweckmäßig 1/4, k/2
oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon. Werden als Strahler X/q.- oder h/2-Dipolantennen
verwendet, so wird der Abstand von Strahler und Reflexionsschirm zu X/q. oder h
. X/4 gewählt, damit sich die von dem Sehirin auf den Strahler zurückgeworfene Welle
der primären Strahlung phasenrichtig überlagert. Werden als Strahler geschlossene
Drahtkreise, sog. magnetische Dipole, verwendet, so muß der Abstand zwischen Strahler
und Schirm zu a/2 oder h . X/2 gewählt werden, um die phasenrichtige Überlagerung
von primärer und reflektierter Welle zu erhalten. Zweckmäßig befinden sich die Reflexionsschirme
symmetrisch zwischen zwei Strahlern.
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Um die zur Mitnahme erforderliche Kopplung zwischen je zwei oder mehreren
Einzelsystemen herzustellen, kann die Kopplung gerade auf das erforderliche Maß
vermindert sein, beispielsweise dadurch, daß in den Reflexionsschirmen zweckmäßig
an der Stelle der Verbindungslinie der Strahler Öffnungen vorgesehen sind, welche
zur Einstellung der günstigsten Kopplung veränderlich, beispielsweise als Irisblenden,
aufgeführt sein können. Durch diese Öffnungen strahlen die Strahler einander gerade
so viel Energie zu, daß Synchronisierung bzw. Mitnahme erfolgt und große Leistungsabgabe
erreicht wird, ohne daß andererseits .die Kopplung aber so fest ist, daß der Sender
mehrwellig würde.
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Die Kopplung zwischen den Einzelsystemen kann unmittelbar als auch
mittelbar über Zwischensysteme hergestellt sein, beispielsweise durch Reflektoren
oder durch Sekundärstrahler im gemeinsamen Strahlungsfeld. In letzterem Fall, d.
h. bei mittelbarer Kopplung, kann die unmittelbare Kopplung der Einzelsysteme völlig
oder nahezu völlig unterdrückt sein: Die Abstimmung und Lage der die mittelbare
Kopplung bewirkenden Reflektoren bzw. Sekundärsträliler wird zw6ckmäßig veränderlich
gemacht, um den erforderlichen- Kopplungsgrad einstellen zu können. Die Länge des:
Strahlungsweges von einem zum anderen Strahler über den zusätzlichen Reflektor bzw.
Sekundärstrahler muß, um eine phasenrichtige Kopplung zu erhalten, wieder a/2 oder
in Vielfaches von a/2 betragen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Abb. i bis q..
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Die Abb. i steilt einen aus zwei Einzelsystemen zusammengesetzten
Gruppensender mit einem erfindungsgemäß die Kopplung vermindernden Zwischenglied
dar. Die Schwingungsgeneratoren bestehen aus zwei gleichartigen Ultrakurzwellenröhren
i und 2, bei welchen der auch als Strahler dienende Schwingungskreis mit den Elektroden
in das Vakuumgefäß eingebaut ist. In dem Glaskolben 3 befindet sich das zur Erregung
die-@- rYende, aus Glühkathode 'q., Gitter 5 und Äi@ode 6 bestehende zylindrische
und rotatiöns-`:symmetrische Elektrodensystem. Das Gitter besteht aus einer frei
tragenden Zylinderspule, deren Enden durch einen Metallbügel 7 zu einem geschlossenen
Drahtkreis überbrückt sind. Bei Anwendung der @Bremsfeldschaltung kann der aus Zylinderspule
und Bügel bestehende Drahtkreis. zu ungedämpften Schwingungen angefacht werden.
Er sendet eine Strahlung aus, welche parallel zu der durch Bügel und Zylinderspule
bestimmten Ebene polarisiert ist. Der .aus Bügel und Spule gebildete Drahtkreis
stellt einen sog. magnetischen Dipol dar, dessen magnetische Achse 1Y1 symmetrisch
innerhalb des geschlossenen Drahtkreises und senkrecht zur Ebene des Drahtkreises
liegt. Solche magnetischen Dipole erzeugen ebenso wie elektrische Dipole dann ein
kohärentes Strahlungsfeld, wenn ihr Abstand zu X/ä oder n=X/2 gewählt ist. In dem
dargestellten Beispiel ist deY Abstand der Achsen M der magnetischen Dipole gleich
X. Senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Röhren und symmetrisch zwischen den
Röhren ist als Zwischenglied ein Metallschirm 8 vorgesehen, welcher durch Abschirmung
die Kopplung zwischen beiden Röhren vermindert. In der Verbindungslinie der beiden
Schwingungskreise weist der Metallschirm eine Irisblende 9 auf, durch welche eine
günstigste schwache Kopplung der beiden Röhreneingestellt werden kann. Da der Abstand
der Schwingungskreise von dem zur Entkopplung dienenden Metällschirin zu 1/2 gewählt
ist, überlagert sich die an dem Schirm reflektierte Welle phasenrichtig der von
den Schwingungskreisen ausgestrahlten primären Welle.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung; bei der das Zwischenglied
die direkte Kopp-Jung vollständig unterdrückt, zeigt Abb:2. Hier ist eine indirekte
Kopplung zwischen den Generatoren vorgesehen. Die Abb. 2 zeigt die Anordnung in
der Draufsicht: Mit i und 2 sind wieder die im Abstand von X aufgestellten Röhrengeneratoren
bezeichnet, welche außer den Elektroden einen aus Zylinderspule und Bügel bestehenden
Schwingungskreis enthalten. Zwischen den Röhren befindet sich der zur Entkopplung
dienende Metallschirm 8: Die Röhren sowie der Metallschirm sind innerhalb eines
im Schnitt dargestellten zylindrischen Parabolspiegels io zur Erzielung eines gebündelten
Strahles untergebracht. Die zur Mitnahme der Schwingungskreise erforderliche Kopplung
wird durch einen kleinen
Metallspiegel i i im gemeinsamen Strahlungsfeld
der beiden Sender hergestellt. Der Spiegel i z ist sowohl um eine Achse 12 drehbar
als auch in seinem Abstand von den beiden Röhren zu verändern. Durch die Drehung
des Spiegels i i kann die Stärke der Kop@-lung und durch die Abstandsänderung die
Phase der Kopplung auf ,den günstigsten Wert eingestellt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel mit mehr als zwei Generatoren zeigt die' Abb.
3. Die verwendeten Röhrengeneratoren 12, 13, 1q., 15,
16 sind
die gleichen, wie sie schon in den Abb. i und 2 dargestellt wurden. Sie sind derartig
innerhalb eines zylindrischen P'arabolsPiegels 17 angeordnet, daß 'sich der in den
Glaskolben eingebaute Schwingungskreis in der Brennlinie des Spiegels befindet.
Der gegenseitige Abstand der Röhren soll- wieder gleich X sein. Zur Verminderung
der Kopplung sind zwischen den Röhren Metallwände 18, i g, 2o und 21 angeordnet.
Zweckmäßig sind auch die Enden des Reflektors-17 mit Abschlußwänden 22 und 23 versehen.
In den Zwischenwänden i 8 bis 21 sind wieder Blendenöffnungen 2q., 25, 26, 27 zur
gegenseitigen losen Ankopplung der Röhren vorgesehen. Statt dieser Öffnungen in
den Blenden können auch hier wieder Reflektoren oder Sekundärstrahler vor dem gomeinsamen
Reflektor angebracht sein. Ein solcher zur Kopplung dienender Reflektor ist in der
Abbildung durch das Metallband 28 angedeutet.
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Der aus einer größeren Anzahl von Einzelsystemen bestehende Gruppensender
- wird auch bei Einhaltung des kleinstmöglichen Abstandes von X/2 noch unhandlich
groß, wenn Reflektoren zur Bündelung der ausgesandten Welle benutzt werden, deren
Brennweite groß oder vergleichbar mit X/2 ist. Zu wesentlich kleinerer Abmessung
der Spiegel gelangt man, wenn die Brennweibe klein im Vergleich zur halben Wellenlänge
ausgeführt wird. Zweckmäßig ordnet man die Schwingkreise bzw. Strahler je für sich
in den Brennpunkt eines rotationssymmetrischen parabolischen Reflektors an und verwendet
eine größere Anzahl solcher aus Strahlern und Reflektoren bestehenden Einzelelementen
zum Bau eines leistungsfähigen Gruppensenders. Ein aus solchen Einzelelementen zusammengesetzter
Gruppensender ist in den Abb. q.a und q.b dargestellt.
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Da es bei kleiner Brennweite der Reflektoren Schwierigkeiten macht,
die den Strahler enthaltenden Röhren so klein auszuführen, daß sich der Strahler
im Brennpunkt des Reflektors anordnen läßt, sind hier die Reflektoren 29 gleich
als Vakuumbehälter ausgebildet. Ihre Stirnflächen sind :deshalb durch eine Wand
3o, beispielsweise aus Glas, abgeschlossen, welche für die Ultrakurzwellenstrahlung
gut durchlässig ist. Die in den Re-Rektoren untergebrachten Elektroden und Schwingungskreise
sind wieder die gleichen wie bei den früher beschriebenen Beispielen. Die Abb. q.a
zeigt die Frontansicht, die Abb. q.b die Draufsicht eines derartigen aus einer größeren
Anzahl von Reflektoren zusammengesetzten Gruppensenders. Die gleichartig ausgeführten
Einzelelemente sind so angeordnet,' daß die Reflektoröffiiunggen alle in einer Ebene
liegen. Der Abstand der in den Reflektoren ,untergebrachten Schwingungskreise beträgt
X/2. Die an ihrer öffnung aneinandergrenzenden Reflektoren erhalten daher auch einen
-Durchmesser von X/2. Durch die metallenen P'arabolidreflektoren ist die direkte
Kopplung vollständig unterdrückt. Um die zur Mitnahme erforderliche Kopplung einzustellen,
sind in richtigem Abstande von - den Reflektoren Dipole 3-i angebracht, deren Sekundärstrahlung
die Kopplung zwischen je zwei Schwingkreisen herstellt. Zur Einstellung der günstigsten
Kopplung werden zweckmäßig die Dipole abstimmbar und in ihrer Lage zu den Reflektoren
verstellbar ausgeführt. .
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Die zum Betrieb der Röhren notwendigen Spannungen wird man zweckmäßig
` soweit wie möglich der gleichen Spannungsquelle entnehmen. Die zur Einstellung
der günstigsten Leistung bzw. der gegenseitigen Abstimmung der Röhren erforderlichen
Spannungsunterschiede können durch besondere Spannungsquellen bzw. durch P'otentiometer
eingestellt werden.
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An Stelle der in den Abbildungen dargestellten Röhrengeneratoren mit
einem magnetischen Dipol als Strahler können in gleicher Weise Generatoren mit elektrischen
a/q.-oderÄ/2-Dipolen verwendet werden. Die zur Aussendung einer kohärenten Welle
erforderlichen Abstände der Strahler betragen auch hier X/2 bzw. n
. X/2, die günstigsten Abstände von Strahler und Reflexionswand dagegen X/q.
bzw. 1t # X/q..
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Der erfindungsgemäße Gruppensenderweist eine Reihe von Vorteilen auf.
Zunächst hat sich gezeigt, daß trotz der gedrängten Bauweise die Einwelligkeit des
Gruppensenders immer erreicht werden kann. Sodann zeigte sich, daß durch die Vereinigung
mehrerer Einzelsender zu einem in Mitnahme schwingenden Gruppensender eine Steigerung
der Leistung erzielt wird, welche größer ist, als sich durch einfache Summierung
der Leistungen der Einzelsender ergibt.. Wie Versuche gezeigt haben, kann die Mehrleistung
nahezu ioo% betragen. Mit dem nach dem erfindungsgemäßen Prinzip gebauten Gruppensender
lassen sich ferner bei geeigneter Anordnung
der Einzelsysteme leistungsfähige
Sender mit beliebiger Richtcharakteristik, insbesondere solcher mit scharfer Bündelung
des Strahles, herstellen.