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Impulspeilempfänger Es ist bereits ein Verfahren zur nachteffektfreien
Peilung bekannt, bei dem ein Impulssender verwendet wird, der in regelmäßigen Zeitabständen
Impulse aussendet, und ein Empfänger, dessen Anzeigeorgan aus einer Braunschen Röhre
besteht, deren Strahl einerseits von den aufgenommenen Signalspannungen und andererseits
von einer lokalen Wechselspannung gesteuert wird, die von der periodischen Impulsquelle
synchronisiert wird. Bei diesem Verfahren ist es auch bereits bekannt, die Dauer
jedes Impulses grö-Rer als das zwischen dem direkten Signal und dem Echo bestehende
Intervall zu machen tind empfangsseitig eine gerichtete orientierbare Antenne vorzusehen,
die auf die Auslöschung des Signalanfanges auf dem Schirm der Braunschen Röhre eingestellt
wird, derart, daß der Anfang des Oszillogramms an einem bestimmten Merkpunkt am
stärksten ausgelöscht wird. Auf dieses letztere Verfahren bezieht sich die Erfindung.
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Zur Peilung kontinuierlicher Wellenzüge ist es bekannt, empfangsseitig
Antennensysteme zu verwenden, deren Richtcharakteristik periodisch in ihrer Lage
spiegelbildlich vertauscht wird, um die Peilrichtung durch Vergleich der Empfangsenergien
in den beiden Lagen der Charakteristik festzustellen (Flimmerpeiler). Bei Verwendung
von Rahmen- und Hilfsantennen kann zu diesem Zweck entweder der Rahmenkreis oder
der Hilfsantennenkreis periodich umgeschaltet werden. Es ist bekannt, für diese
Umschaltung
mechanische Umschalter oder aber auch JElektronenröllren
in einer Zweiwegschaltung u verwenden, wobei durch eine örtlich erzeugte Umschaltfrequenz
abwechselnd einer der beiden Wege leitend gemacht wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen bei Anwendung
des bereits geschilderten Impulspeilverfahrens mit verhältnismäßig langen Impulsen
zur Peilung abwechselnd die Summe und die Differenz der Empfangsspannungen einer
im Eingangskreis des Impulsempfängers liegenden gerichteten und einer ungerichteten
Antenne dem nicht zur Zeitablenkung benutzten Elektrodenpaar der Braunschen Röhre
zuzuführen ind die LTmschaltung der Antennen praktisch stets in einem Zeitintervall
zwischen zwei Impulsen vorzunehmen. Wenn die Antennenumschaltung hinreichend rasch
erfolgt, dann werden die während der beiden Schaltperioden aufgenommenen Empfangsspannungen
als gleichzeitig wahrnellmbare Leuchtbilder registriert, die durch Einstellung der
Richtantenne unter Beobachtung des Schirmbildes in einfacher Weise eine Peilung
ermöglichen.
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Die Erfindung soll nunmehr an einem Ausführungsbeispiel an Hand der
Zeichnungen näher beschrieben werden.
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In Abb. I sind mit A1 und A zwei Empfangsantennen bezeichnet. Die
Antenne 4, die als ungerichtete Antenne ausgebildet ist, kann aus einem einfachen
Metallstab bestehen während die andere Antenne (= 1), die als drehbarer Rahmen oder
als andere gerichtete Antenne ausgebildet sein kann, hinsichtlich ihrer Maximum-
oder Minimumrichtung einstellbar ist.
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Diese beiden Antennen sind über geeignete .Änkopplungsanordnungen
K1 und K an die beiden Empfängerverstärker R1 und R2 angeschlossen.
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Der Empfänger Rt, der an die ungerichtete Antenne A1 angekoppellt
ist. besitzt mehrere Ausgänge, von denen der eine (S1) zur Synchronisierung der
Kippanordnung ß dient.
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Diese Kippanordnung ist zur Zeitablenkung des Nathodenstrahls der
Braunschen Röhre O vorgesehen.
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An einen zweiten Ausgang SO ist ein Kopfhörer T angeschlossen. An
einen weiteren Ausgangs sind schließlich die Ablenkplatten D1 und D2 des Braunschen
Rohres angeschlossen, die eine Ablenkung des Kathodenstrahls in einer zur Zeitachse
senkrechten Richtung verursachen.
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In Abb. 1 wurde vorausgesetzt, daß die Ablenkplatten D, und D2 des
Braunschen Rohres gleichzeitig an den AusgangSt' des Empfängers R2, der mit der
gerichteten Antenne 12 zusammenarbeitet, angeschlossen sind. Mit Hilfe geeigneter
Verbindungen und durch geeignete Anpassung kann man es erreichen, daß die den Ahlenkplatten
Dt und D zugeführten Spannungen gleich der Summe der Einzelspannungen sind, die
von den Aus-,çrängenS3 und St' diesen Ablenkplatten gt trennt zugeführt würden.
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Es ist einzusehen, daß man, wenn sich die Antenne A2 in ihrer Nullempfangsrichtung
befindet, auf dem Schirm des Braunschen Rohres einen Eindruck erhalten wird, der
nur von der von der Antenne .11 gelieferten Spannung herrührt, während in allen
anderen Fällen auf diesem Schirm ein Eindruck erhalten wird, der der Summe oder
der Differenz der an den Ausgängen der Empfänger R1 und R2 auftretenden Spannungen
entspricht. Das sind Spannungen, die den von den An tennen.4t und 1, aufgenommenen
Spannung gen proportional sind.
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Es soll im folgenden angenommen werden, daß die Verstärkungsziffern
von R1 und R2 derart gewählt sind, daß die an den Klemmen von 53 und S,' auftretenden
Spannungen von derselben Größenordnung sind und daß die Zeitkonstanten der Selektionskreise
in R1 und R2 derartige Werte besitzen, daß zwischein den im Ausgang dieser Empfänger
auf tretenden Spannungen keine merkliche Phasenverschiebung auftritt.
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Wenn man weiterhin annimmt, daß die Kopplungsanordnung von der Antenne
4 einen Kommutator enthält (beispielsweise einen rotierenden Kommutator), der periodisch
die Anschlüsse von Ao und R2 umpolt. so wird man auf dem Schirm der Braunschen Röhre
infolge des kurzzeitigen Andauerns der Lichteindrücke eine doppelte Anzeige erhalten.
und zwar so, wie es in Abb. 2a dargestellt ist. Die obere Kurve=4-B in dieser Abhildung
entspricht den Zeitaugenbl icken, während der die an den Klemmen von S3 und St'
entstehenden Spannungen sich addieren; die untere Kurve C-D entspricht den Zeiten,
in denen sich diese Spannungen voneinander abziehen. Die LinieE-F entspricht dem
Vorhandensein einer Spannung, die nur von der Antenne A1 herrührt.
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Die in Abb. 2a dargestellten Kurven entsprechen dem Fall, in dem
die Umschaltfrequenz und die Umschaltphase derart gewählt sind, daß der Augenblick
des Umschalten niemals in die Zeit fällt, während der ein Signal vorhanden ist,
sondern immer in ein Intervall zwischen den einzelnen Signalen.
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Diese Bedingung setzt voraus, daß die Umschaltfrequenz gleich der
Impulsfrequenz der Signale ist oder einer genauen Subharmonischen dieser Frequenz
entspricht. und daß eine geeignete Umschaltphase angenommen wird. Wenn beispielsweise
die Umschaltfrequenz sehr viel tiefer liegt als
die Impulsfrequenz
der Signale (z. B.
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Lokal tiefer) und wenn sie keine Subharmonische dieser Signalfrequenz
ist, so wird sich die Umschaltung hinsichtlich der Dauer eines Einzelsignals in
veränderlichen Zeitaugenblicken voll4ehen. Daraus folgt, daß man nicht mehr ein
Bild erhalten wird, wie es in Abb. 2a dargestellt ist. Wenn die Antenne A2 in ihre
Null richtung eingestellt wird, wird man indessen immer das einfache Bild entsprechend
dem von der Antenne Ag allein kommenden Signal (gestrichelte Linie E-F) feststellen.
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Wenn auch die Umschaltphase nicht genau stimmt, d. h. wenn beispielsweise
der Augenblick der Umschaltung in die Mitte eines Signals fällt, wird, man an Stelle.der
Abb. 2a ein Bild erhalten, wie es in Abb.2b dargestellt ist. In diesem Falle besitzt
das Bild etwä dasselbe Aussehen, insbesondere dann, wenn sich die Antenne A in ihrer
Nullrichtung befindet.
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Da eine Anordnung, bei der die Umschaltfrequenz eine genaue Subharmonische
der Impulsfrequenz der Signale ist, in der Praxis am einfachsten ist, soll im folgenden
angenommen werden, daß diese Bedingung erfüllt ist.
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Die Umschaltfrequenz soll beispielsweise gleich der Hälfte der Impulsfrequenz
der Signale gewählt werden. Die Umschaltphase wird weiterhin derart gewählt, daß
der Augenblick der Umschaltung in das Intervall zwischen die einzelnen Signale fällt.
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Wenn mit Hilfe dieser Anordnung eine Peilung während einer Zeit vorgenommen
werden soll, in der der Nachteffekt fühlbar in Erscheinung tritt, wird man im allgemeinen
kein Bild erhalten, wie es in Abb. 2 dargestellt ist. Denn nun besteht für den Rahmen
42 keine absolut reine Nullstellung mehr. Die auf dem Schirm des Braunschen Rohres
beobachteten Abbildungen werden daher Formen annehmen, wie sie von den ausgezogenen
Linien gemäß Abb. 3a und 3b dargestellt sind, In der Abb. 3a gibt die gestrichelt
gezeichnete Linie den Fall an, in dem man lediglich mit der Antenne, empfängt. Wie
nun für diesen Fall bereits bekannt ist, wird der Anfang eines jeden Signals von
dem Nachteffekt noch unbeeinflußt sein, und man wird durch Veränderung der Einstellung
der Antenne A2 eine Richtung feststellen können, in der die beiden Kurven der Abb.
3a mit der gestrichelt gezeichneten Linie zusammenfallen, und zwar so, wie es in
Abb. 3b für den linken Teil dieser Abbildung dargestellt ist.
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Dieser Teil entspricht dem Beginn der Signale. Der Einfallswinkel
des Senders, dessen Richtung bestimmt werden soll, wird also stets leicht aufzufinden
sein.
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In der vorhergehenden Beschreibung ist angenommen worden, daß man
zwei Empfänger Rt und R2 vorsieht. Man kann ebenso nur einen einzigen Empfänger
verwenden, und zwar im vorliegenden Fall R2, dessen Ausgang SULO zu den Ablenkplatten
Dt und D2 des Braunschen Rohres führt. Dazu genügt es, daß mit Hilfe der Umschaltanordnung
eine Überlagerung der von den Signalen erzeugten am Eingang des Empfängers eintreffenden
Spannungen vorgenommen wird. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in Abb.
4 dargestellt. Dlabei stellt;? dien Empfänger dar.
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In dieser Abbildung ist ein mechanischer Kommutator, beispielsweise
ein Vibrator, vorgesehen. Aber es ist selbstverständlich, daß man ebenso dieselben
Spannungsüberlagerungen mit Hilfe eines rotierenden oder eines anderen beweglichen
Umschalters vornehmen kann. Es ist in Serie mit der Antenne eine Impedanz Z in dem
Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 vorgesehen. Die Aufgabe dieser Impedanz besteht
darin, zwischen den von den Signalspannungen in den Antennen A, und A2 erzeugten
Spannungen geeignete Phasenbeziehungen herzustellen, so daß einfach eine arithmetische
Addition der an den Klemmen des Empfängers herrschenden Spannungen vorgenommen werden
kann.
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Eine Abänderung dieser Ausführungsform ist in Abb. 5 dargestellt.
Bei dieser Anordnung wird der Anschluß der ungerichteten Antenne Aj an den Empfänger
periodisch umgeschaltet. Praktisch ergibt sich damit dasselbe Result'at.
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Für den Fall, in dem man nur einen einzeigen Empfänger vorsieht,
ist die Synchronisation der Tastanordnung schwieriger, denn der tonfrequente Strom,
der im Ausgang des Empfängers auftritt, enthält Komponenten, die die Impulsfrequenz
der Signale, ihre Harmonischen, weiterhin Ströme, die die Umschaltfrequenz und auch
deren Harmonischen besitzen. Wenn, wie bereits oben vorgeschlagen wurde, die Umschaltfrequenz
gleich der Hälfte der Impulsfrequenz der Signale ist, ergeben sich daraus keine
Nachteile. Da die Harmonischen dieser beiden Grundfrequenzen zusammenfallen, ergeben
sich keine Schwebungen und die Synchronisation der Tastanordnung ist dann in derselben
Weise möglich, als wenn man nur eine einzige Grundfrequenz hätte.
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Die Umschaltfrequenz kann indessen nur in zwei Fällen genau gleich
der Hälfte der Impulsfrequenz der Signale sein: I. Die beiden Frequenzen werden
mit Hilfe von geeigneten Mitteln außerordentlich konstant gehalten. Dieses Resultat
kann man mit Hilfe von geeigneten äußerst stabilen Oszillatoren erreichen, wie z.
B. Stimmgabeln usw.
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2. Die Umschaltfrequenz wird mit Hilfe einer Synchronisiereinridttnng
von der Impulsfrequenz der Signale gesteuert.
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Was für eine dieser beiden Lösungen auch angenommen wird, in der
Praxis ergeben sich große Schwierigkeiten, wenn man eine mechanische ETmschalteinrichtung
hauen will, die diesen Anforderungen genügt. Aus diesem Grunde ist es vorzuziehen,
elektrische I 'mschalteinrichtungen vorzusehen, wie sie an Hand einiger Ausführungsbeispiele
im folgenden beschrieben werden sollen.
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In dem Umsdlaltbild nach Abb. 6 werden als Umschalteinrichtung zwei
Mehrelektrodenröhren von dem Typ einer Hexode, Heptode oder Oktode verwendet, deren
innere Gitter von einem Tonfrequenzgenerator G gesteuert werden (die Frequenz dieses
Generators stellt dann die Umschaltfrequenz dar), während die äußeren Gitter symmetrisch
an den beiden Hälften der Wicklung eines Transformators liegen. Der Mittelpunkt
dieser Wicklung ist an Masse oder Erde gelegt, während die andere Wicklung dieses
Transformators im Kreis der gerichteten Antenne A2 liegt.
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Es ist leicht einzusehen, daß das Rohr, an dem vom Generator G aus
eine positive Spannung liegt, eine Verstärkung von empfangenen Schwingungen vornimmt,
während dieses Rohr bei negativer Spannung des Generators G zu einem Nichtleiter
wird. Da die von dem Generator G erzeugten Spannungen an den beiden Röhren mit entgegengesetzten
Vorzeichen liegen, und da weiterhin dieses Vorzeichen periodisch wechselt, wird
jede der beiden Röhren abwechselnd leitend und nicht leitend werden. Da die Anoden
dieser beiden Röhren über Kondensatoren an der einen Eingangsklemme des Empfängers
R liegen, während die andere Klemme beispielsweise mit Erde verbunden ist, arbeitet
die Anordnung, von dem Empfänger aus betrachtet, genau so, als ob die gerichtete
Antennen, abwechselnd in dem einen oder anderen Sinne an den Empfänger angeschlossen
würde.
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Was die ungerichtete Antennen betrifft, so kann sie direkt an den
Eingang des Empfängers, wie beispielsweise in Abb. 6 dargestellt, angekoppelt werden.
Sie kann aber auch über eine getrennte Verstärkerröhre auf den Eingangkreis des
Empfängers gekoppelt sein.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sind natürlich verschiedentliche
Variationen möglich. So kann man beispielsweise die in Abb. 6 dargestellten Röhren
durch andere Röhren, z.B. Dioden, ersetzen, die abwedlselnd durch eine in Serie
mit diesen Röhren liegende Wechselspannungsquelle leitend und nichtleitend gemacht
werden.
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Die Frequenz des Tonfrequenzgenerators G. die zur Umschaltung verwendet
wird, muß mit der Iinpulsfrequnz der Signale sehr genau übereinstimmen. Es ist daher
zweckmäßig, eine entsprechende Steuervorrichtung vorzusehen. Eine solche Anordnung,
ebenso wie ein Generator G, ist in dem Ausführullgsbeispiel nach Abb. 7 dargestellt.
Bei dieser Anordnung sind die Punkte P1 und P. an die entsprechenden Punkte der
Anordnung ge mäß Abb. 6 anzuschließen. Der Generator G. der als Röhrengenerator
ausgebildet ist. ist schematisch dargestellt. Es wird eine Pentode als Röhre verwendet,
deren Bremsgitter an die Klemme 2 einer Klemmenanordnung ß,, B2 angeschlossen ist.
An diese Klemmen wird eine tonfrequente Spannung zur Synchronisation des Generators
(7 angelegt und die Eigenfrequenz des Oszillators vorher in die Nähe der Frequenz
der an die Klemmen B, und B2 angelegten Spannung oder in die Nähe einer Subharmonischen
dieser Frequenz geregelt. In der Praxis wird man die Eigenfrequenz von G in die
Nähe der halben Impulsfrequenz der Signale einregeln. Was die an die Klemmen B1
und B2 gelegte Spannung anbetrifft, so ist das die Impulsfrequenz der Signale, die
in einfachster Weise vom Ausgang des Empfängers, vorzugsweise nach einem Filter,
abgenommen wird. In gleicher Weise kann tdie Phase der Spannung, die von G erzeugt
wird, mit Hilfe der den Klemmen und B2 zugeführten Spannung geregelt werden.
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Um die Zeitablenkspannung für das Braunsche Rohr zu synchronisieren,
wird man eine ähnliche Anordnung verwenden, wenn, wie es in den meisten Fällen geschieht,
diese Spannung durch eine Sägezahnkurve darstellbar ist, die von einem Kippgenerator
erzeugt wird. Wenn man die Anordnung zu vereinfachen wünscht, kann man noch folgende
Anordnung zur Erzeugung der Zeitablenkspannung verwenden, die einen Teil der vom
Generator G erzeugten Spannung mit ausnutzt.
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Die entsprechende Anordnung ist schematisch in Abb. 8 dargestellt.
In dieser Anordnung führt eine besonders ausgebildete Wicklunge, die induktiv mit
der Hauptwicklung des Generators G gekoppelt ist, zu einer Duodiode 2, deren Kathode
über einen Widerstand 3 an den Mittelpunkt von I angeschlossen ist. Es ist leicht
einzusehen, daß, wenn das ganze System symmetrisch aufgebaut ist, die an den Klemmen
von 3 erzeugte Spannung eine Hauptkomponente von der doppelten Frequenz der Oszillatorfrequenz
von G besitzt. Nach Eliminierung der Gleichstromkomponente durch eine übliche Kapazitäts-Widerstands-Kopplung
erhält man eine Spannung für die Zeitablenkung des Kailiodeitstrahles der Braunschen
Röhre.
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Wenn die Spannung an den Klemmen von I nahezu sinusförmig ist, wird
die Spannung an den Klemmen von 3 in Abhängigkeit von der Zeit durch eine Kurve
darstellbar sein, wie sie in Abb. g angegeben ist. Wenn man eine derartige Spannung
verwendet, ergibt sich eine Unbestimmtheit dadurch, daß die Spannung an den Klemmen
von 3 während jeder Periode der an den Klemmen von I liegenden Spannung viermal
denselben Wert besitzt. Diese Unbestimmtheit kann unterdrückt werden, wenn das Braunsche
Rohr 0 eine Elektrode W für die Regelung der Helligkeit des Kathodenfleckes besitzt.
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In diesem Fall genügt es, dann eine gewisse negative Spannung zwischen
W und den Heizdraht F des Braunschen Rohres zu legen, um den Kathodenfleck verschwinden
zu lassen. Wenn man jedoch nach der Trennung der Gleichstromkomponente der an den
Klemmen von 3 liegenden Spannung durch die Kapazitäts-Widerstands-Anordnung 4, 5
einen Teil der an den Klemmen von 5 liegenden Spannung abnimmt, und zwar mit Hilfe
einer Potentiometeranordnung, die aus dem Widerstand 6 und einer Kapazität 7 gebildet
wird, so wird man an den Klemmen von 7 eine Spannung von derselben Frequenz, wie
die an den Klemmen von 3 oder von 5 liegende Spannung erhalten, aber mit einer Phasenverschiebung
von go Grad gegenüber der letzteren. Man kann es so anordnen, daß diese Spannung
positiv während der Periode ist, in der der Strom in 3 sich vergrößert, und daß
sie negativ ist während der Zeit, in der der Strom in 3 sich vermindert. Wenn man
diese Spannung mit Hilfe der Kapazitäts-Widerstands-Kopplung 8, 9 zwischen die Elektrode
W und den Heizdraht F des Braunschen Rohres anlegt, kann man es erreichen, daß der
Leuchteindruck des Kathodenstrahles während der Zeit besteht, während der der Strom
in 3 zunimmt, und daß dieser Leuchteindruck nur sehr gering und überhaupt nicht
während der Zeit vorhanden ist, während der dieser Strom abnimmt. Man könnte auf
diese Weise den Eindruck des Rücklaufes des Kathodenstrahles unterdrücken.
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Zur Vereinfachung könnte man als Wicklung 1 eine Wicklung verwenden,
deren Enden von P, und P in der Anordnung nach Abb. 7 dargestellt sind.