DE723759C - Modulationsanordnung fuer kurze und ultrakurze Wellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modulatiionsanordnung, welche für kurze und ultrakurze Wellen anwendbar ist. Man weiß, daß diese Wellen unter günstigen Bedingungen mittels Magnetrons hergestellt werden können, jedoch !eignen sich derartige Magnetronanordnungen verhältnismäßig schlecht zur Modulation.

Bei der Erfindung kann eine Hochfrequenzquelle, welche nicht moduliert wird und auch nicht leicht zu modulieren ist, benutzt werden, wie sie z. B. durch ein Magnetron dargestellt wird. Diese Hochfrequenziquelle kann zum Zwecke der Nachrichtenübermittlung mit modulierten Wellen für Einzelverbindungen oder für Multiplexverbindungen mit Trägerstrom benutzt werden.

Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen zur Übertragung einer modulierten kurzen oder ultrakurzen Welle zwei parallel geschaltete Verbraucher vorgesehen sind, denen je ein Modulationsröhrensystem parallel geschaltet ist. Insbesondere ist es bekannt, in den Weg zwischen den Generator und den Verbraucher 'eine Leitung zu legen, die durch 2,5 eine Impedanz, welche moduliert wird, überbrückt ist. Bei derartigen Anordnungen tritt jedoch noch eine Rückwirkung der Modulation auf den Generator ein, so daß demselben nicht eine konstante Leistung entzogen wird. Dies ist bei der obengenannten Art von Generatoren sehr nachteilig, da hierbei die Schwingungen leicht abreißen können. Es ist auch bereits bekannt, von einem Generator mehrere entweder mit der gleichen oder mit verschiedenen Nachrichten modulierte Antennen zu speisen, wobei diese Antennen insbesondere senkrecht zueinander angeordnet sein können.

Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zur Modulation kurzer und ultrakurzer elektrischer Wellen, bei welcher die Trägerwelle durch einen Generator erzeugt wird, welcher schwer zu modulieren ist und den Symmetrie-

punkt von zwei symmetrischen auf die Generatorfrequenz abgestimmten Kreisen speist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kreise mindestens eine Induktivität und eine Röhre von exponentieller Kennlinie enthält, deren innere Kapazität mit der Induktivität auf Resonanz abgestimmt ist, und daß den Gittern der beiden Röhren die Modulationsspannung im Gegentakt zugeführt wird und ίο die Belastung an die beiden Anoden der Röhren angeschlossen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. ι dargestellt. Die Senderenergie wird von der Energieleitung ι über die · Induktivität L, den beiden Röhren oder Röhrengruppen M, welche veränderliche Steilheiten besitzen und z. B. durch Trioden dargestellt sein können, zugeführt. Die Röhren sind symmetrisch zueinander geschaltet und werden an ihren Gittern über den Transformator T durch die Modtilationsströme moduliert. Die Anoden der beiden Röhren M sind jeweils mit 'einer Speiseleitung-2 bzw. 3 verbunden. Diese beiden Speiseleitungen führen zu zwei verschiedenen Antennen, welche voneinander möglichst entkoppelt sind. Vorzugsweise sind die beiden Antennen Richtstrahler, welche nach den gleichen Richtungen weisen. Die in der Abbildung eingezeichneten Kapazi-''U täten r sind Blockkondensatoren, welche die Anodenspannung von den Speiseleitungen fernhalten, während sie für die Hochfrequenzströme als Kurzschlüsse wirken. Die Drosselspule^! besitzt eine Selbstinduktion, weiche die Hochfrequenz von der Gleichstromleitung fernhält. Der Speisepunkt zwischen den beiden Induktivitäten L ist außerdem über eine einstellbare Kapazität C mit der Erde verbunden, deren Wert weiter unten angegeben wird.

Das Wesentliche der Schaltung besteht darin, daß die Induktivitäten £ mit den Röh> renkapazitäten (Gitter/Anoden-Kapazität und Anoden/Kathoden-Kapazität) einen abgestimmten Schwingungskreis für die Hochfrequenzquelle bilden. Es ist hier angenommen, daß die Leitungen 2 und 3 angepaßt sind, d. h. daß sie keine reaktive Rückwirkung auf den Kreis ausüben. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen sie bei der Abstimmungsbedingung mit in Rechnung gestellt werden. Es ist bekannt, daß man mit diesen Bedingungen ein System konstanter Leistung erhält, mit anderen Worten, daß die Summe der die Röh- rerxM durchfließenden Ströme und der entsprechenden Antennenströme konstant ist. Wenn mittels des Transformators T die Hochfrequenzspeiseströme der beiden Antennen im Gegentakt gesteuert werden, so ist der der Leitung 1 entnommene Speisestrom ebenfalls praktisch konstant, da die beiden . RöhrsngruppeiiiW gegenphasig arbeiten und keine Blindleistung besitzen, wenn die Kapazität C in Resonanz mit der Induktivität L/2 steht. Wenn jede Röhre einen Widerstand besitzt, der sich zwischen dem unendlichen und dem halben Wert des von der entsprechenden Speiseleitung übertragenen Widerstandes ändert, dann ändert sich die gesamte absorbierte Leistung mir im Verhältnis 3 :4 für eine sinusartige Modulation. Ohne den Kunstgriff der doppelten Schaltung würde sich die Leistung im Verhältnis 1 :3 verändern. Man verhindert demnach im wesentlichen die Rückwirkung der Modulation auf die Hochfrequenzquelle, wobei bemerkt sei, daß eine derartig durchgeführte Änderang der Röhrenleitfähigkeit einer sehr starken Modulation entspricht.

Die Abb. 2 zeigt eine Erweiterung der Schaltung gemäß Abb. 1 für den Fall, daß die Hochfrequenzenergie in gegenüber der Erde symmetrischen Speiseleitungen zu- und abgeführt wird. Die Schaltung ist aus der Abbildung im wesentlichen ohne weitere Erklärung zu verstehen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Drosselspule A im Anodenkreis bei der Abb. 1 durch zwei Drosselspulen Δ in der Kathodenleitung bei Abb. 2 ersetzt sind. Diese Drosselspulen sind bei völliger Symmetrie keineswegs unerläßlich.

Die Speisung der beiden Antennen kann nunmehr auf verschiedene Arten geschehen:

r. Identische Antennen

mit gleicher Polarisation

des Feldes

Wenn man die Antennen gegenphasig in bezug auf die Hochfrequenz speist, so ist das in der Achse ausgestrahlte Feld nur *°° von der Modulation abhängig und besitzt praktisch die Form der sinusförmigen Umhüllenden. Man verwirklicht also die Bedingungen einer symmetrischen Gegentaktschaltung. Wenn man eine sinusförmige Eingangs- ">5 spannung besitzt, so sind die einzigen in der Umhüllenden verbleibenden Harmonischen die ungeraden Harmonischen der ModulatioHiisfreqtienz, und die dritte Harmonische besitzt bei den oben angegebenen Bedingun- »*° gen nur noch die Stärke von 5°/o. Der Empfang einer solchen Welle kann derart durchgeführt werden, daß der ausgestrahlten Energie diejenige einer dritten Antenne, welche direkt von dem Hochfrequenzerzeuger gespeist wird, hinzugefügt wird. Man kann die beiden Antennen auch verschieden ausbilden, derart, daß die eine z. B. eine schärfere Richtcharakteristik besitzt als die andere, oder derart, daß sie beide in ver- iao schiedenen Höhen über dem Boden angeordnet sind. Man kann ausrechnen, daß unter

den obigen Bedingungen die durch die Modulation erfaßte Energie ¹Zg der gesamten von der Hochfrequenziquene gelieferten Energie beträgt. Diese Zahl ist nicht ungünstig, denn man mxiß sie mit der Zahl Vs vergleichen, welche für den Fall, daß eine sinusförmige Welle ioa&'ffig- amplitudenmoduliert wird, das Verhältnis der durch die Modulation ausgenutzten Energie zur Spitzeni.o. energie darstellt. Dies Verhältnis wird durch den Ausdruck:

dargestellt, wobei Ιζ die prozentuale Modulation ist. Oder man muß sie mit der Zahl Vs vergleichen, wenn man die wirksame Energie der modulierten Welle berücksichtigt, welche durch den Ausdruck:

gegeben ist. '

2. Identische Antennen mit um 90⁰ verschiedener Polarisation des Feldes und gleichphasiger Speisung

In dem Fall, wenn z. B. die eine Antenne eine um 45⁰ nach links geneigte Polarisation und die andere Antenne ebenfalls eine um 45⁰ nach rechts geneigte Polarisation besitzt (vgl. Abb. 3), werden die Trägerwellen und die entsprechenden Seitenbänder für die geradzahligen Harmonischen der Modulation in vertikaler Polarisation übertragen, während die entsprechenden Seitenbänder der ungeraden Harmonischen mit horizontaler Polarisation übertragen werden. Natürlich kann auch die umgekehrte Verteilung statthaben. Wenn man zum Empfang ein System von zwei senkrecht zueinander polarisierten Antennen benutzt, so· kann man die Trägerwelle und die zur Übertragung benutzten Seitenbänder getrennt behandeln und dann im Detektor gemeinsam zur- Wirkung bringen. Insbesondere kann der die Trägerwelle übertragende Empfänger eine solche Selektivität besitzen, daß die geradzahligen Harmonischen der Modulation unterdrückt werden, welche durch die vorhergehenden Maßnahmen noch nicht unterdrückt sind. Dies ist insbesondere dann leicht, wenn durch die Trägerwelle relativ hohe Modulationsfrequenzien übertragen werden.

Dieses Verfahren der Aussonderung setzt

fjo natürlich voraus, daß die Polarisationsebene der empfangenen Welle dieselbe ist wie die der ausgesandten Welle oder daß sich die Polarisationsebenen jedenfalls, nur um einen festen Betrag verschoben haben. Im letzteren Fall muß das Empfangssystem um diesen Winkelbetrag' verdreht gegenüber dem, Sendesystem aufgestellt sein. Gegenüber einer Anordnung nach dem ersten Vorschlag besitzt der vorliegende den Vorteil, daß zum Empfang die gesamte Trägerenergie benutzt wird. Unter der gleichen Voraussetzung wird der Modulationsgrad und der Wirkungsgrad,, das ist die ausgestrahlte Hochfrequenzenergie, verglichen mit der von der Hochfrequenzquelle aufgewandten Energie auf über 50.0/0 gesteigert.

3. Identische Antennen mit um go° verschiedener Polarisation des Feldes und Speisung mit 90° Phasenverschiebung

Bei senkrecht zueinander angeordneten Antennen, welche mit 90⁰ Phasenverschiebung gespeist werden, wird die Trägerwelle und die den geradzahligen Harmonischen der Modulation entsprechenden Seitenbänder als zirkularpolarisierte Welle (z. B. nach links drehend) übertragen. Die den ungeradzahligen Harmonischen der Modulation entsprechenden Seitenbänder werden als im umgekehrten Sinne drehende zirkularpolarisierte Wellen (also z. B. rechtsdrehend) übertragen. Der Empfang kann also mit irgendeiner Antenne durchgeführt werden,, wobei die Harmonischen der Modulation durch 'die selektiven Eigenschäften der Schaltungen gedämpft werden können. Der energetische Wirkungsgrad ist ebenfalls so groß wie im vorhergehenden Fall.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Modulation kurzer und ultrakurzer elektrischer Wellen, bei ■welcher die Trägerwelle durch einen Ge- »05 nerator erzeugt wird, welcher schwer zu modulieren ist und den Symmetriepunkt von zwei symmetrischen auf die Generatorfrequenz abgestimmten Kreisen speist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kreise mindestens 'eine Induktivität und eine Röhre von exponentieller Kennlinie enthält, deren innere Kapazität mit der Induktivität auf Resonanz abgestimmt ist, und daß den Gittern der beiden Rohren die Modulationsspannung im Gegentakt zugeführt wird und die" Belastung an die beiden Anoden der Röhren angeschlossen ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Anoden angeschlossenen Belastungen durch zwei

   Antennen gebildet sind, deren Felder in der gleichen Ebene polarisiert sind, und daß Mittel vorgesehen sind, um diese Antennen gegenphasig zu speisen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Anoden angeschlossenen Belastungen durch zwei Antennen gebildet sind, deren Felder in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen polarisiert sind, und daß Mittel vorgesehen sind, um diese Antennen gletch- oder gegenphasig zu speisen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Anoden angeschlossenen Belastungen durch zwei Antennen gebildet sind, deren Felder in zwei zueinander senkrechten Ebenen polarisiert sind, und daß Mittel vorgesehen isind, um die Antennen mit einer Phasenverschiebuing von 90⁰ zu speisen. ao
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Antenne eine größere Richtwirkung besitzt als die andere.
6. 6. Empfangsantennenanordnung für Wellen, die von 'einer Anordnung nach Anspruch 3 ausgesandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Antennen vorgesehen sind, deren Felder senkrecht zueinander polarisiert sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen