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Verfahren zur Konstanthaltung des Ubertragungsgrades von Nachrichtenverbindungen
mit ultrakurzen Wellen
| Die V1-1-111(11111- betrifft Radioverbindungen |
| zw isclien zwei bestimmten I'tuikten vermittels tiltra- |
| I:urzer \\'cllen. |
| \\'ie Bekannt, werden solche Wellen optisch über- |
| tragen, d. 1i. in wesentlich gerader Linie. Ebenso |
| wie in der gewöhnlichen Optik die Lichtstrahlen in- |
| foilge der @cliwankungen des Brechungsindex der |
| \tmoslili:ire gewissen :\l)weicliungen unterworfen |
| sein können. was zu Fata-Morgana-Erscheinungen |
| .\nlal.i gehen kann. können die Schwankungen des |
| llrecliuiigsin<tex der Atmosphäre eine Schwankung |
| in der l`liei-tragtingsriclitting einer ebenen elektro- |
| magnetischen \@'ell(# zur Folge haben, so daß der |
| entsprechende Strahl gebogen erscheint. Auf Grund |
| (los finit der Höhe sich ändernden Brechungs- |
koeffizienten der Luft, findet diese Biegung fast ausschließlich nur in einer vertikalen
Ebene statt. :\ii<lerseits besteht einer der Vorteile ultrakurzer \\'ellen in
der Möglichkeit, dieselben in Form von genau bestimmten Strahlen mittels passender
Richtantennen zu richten. Die Sendeenergie von Ultrakurzwellengeneratoren ist meist
nicht bedeutend, und es ist vorteilhaft, diese Strahlung auf eine oder mehrere günstige
Richtungen zu konzentrieren. Je kürzer die benutzte Wellenlänge ist, desto deutlicher
ist (las Bestreben der Techniker, die besagte Eigenschaft zu gebrauchen, um eine
so stark als mögliche Konzentration für eine Antenne von einer gegebenen Fläche
zu erhalten. Wenn jedoch die Distanz zwischen einer Sende- und einer Empfangs-
Station
groß ist, können ernste Schwierigkeiten entstehen, wenigstens wenn nicht gewisse
Maßnahmen getroffen werden.
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1#:s ist jedoch bekannt, daß eine Richtantenne eine Anlage darstellt,
die im Prinzip eine Wellenoberfliclie erzeugt, die so flach und so ausgedehnt als
ini>glich ist. Wenn auf der Empfangsseite die l?bene der einfallenden Wellen nicht
mit dieser giinstigsten Orientierung zusammenfällt, so findet eine Verminderung
des empfangenen Signals in Bezug, auf die Stärke statt, die bei besagter Orientierung
erzielt werden könnte.
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Nimmt man jedoch den Fall solcher Schwankungen an und setzt man voraus,
daß eine Antenne auf einen maximalen Empfangsverstärkungsgrad eingestellt ist, so
dreht sich die Ebene der einfallenden Wellen um einen bestimmten Winkel der genannten
Indexschwankung entsprechend; dadurch tritt eine N-ercninderung der Stärke des empfangenen
Signals an dieser Stelle ein.
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Zweck der Erfindung ist, ein neues Verfahren und eine neue Anlage
zu erhalten, die den übertragttngspegel einer wxie oben beschriebenen Radioverbindung
ungefähr konstant hält, trotz Schwankungen des Brechungsindex der Atmosphäre.
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Die .\ufgabe der Erfindung besteht außerdem (lariii, ein Verfahren
und Mittel zu erhalten, die den t'1>ertragungspegel einer wie oben beschriebenen
Uadim-erb ndung ungefähr auf einer maximalen Tfdhe zu halten erlauben.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Stationen an den
beiden Endpunkten der Verbindung jeweils abwechselnd als Sende- und Empfangsstation
betrieben werden und automatisch und fortlaufend die Antennen dieser Stationen auf
maxianalen Empfang nach Maßgabe des Einfallw-inkels der empfangenen Wellen abwechselnd
auf die beiden Endpunkte der Radioverbindung gerichtet Nverden.
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In einer noch genaueren Weise und entsprechend einer weiteren Ausbildung
der Erfindung werden die Sende- und Empfangsantennen um waagerechte, gleichlaufende
Achsen gedreht, um welche sich die Antennen in der Weise einstellen lassen, daß
die L"bertragungsrichtung der ausgestrahlten bzw. der einfallenden Wellen rechtwinklig
zur Öffnungsebene jeder der genannten Antennen steht. Entsprechend einem anderen
Merkmal der Erfindung erfolgt die Orientierung einer oder beider beschriebellen
Antennen selbsttätig, und zwar gemäß dem Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung
der einfallenden Wellen und der Offnungsebene der Empfangsantenne. Diese automatische
Einstellung der Antennen erfolgt gemäß der am Empfangsende auftretenden Schwankungen
des Winkels zwischen den einfallenden Wellen und der Senkrechten zur Öffnungsebene
der Empfangsantenne.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung erhält man die selbsttätige
Richtungseinstellung der Hmpfangsantenne oder der Empfangs- und Sendeantennen einer
Radioverbindung ultrahoher Frequenzen der vorstehend beschriebenen Art, indem inan
die Umpfangsantenne oder Sendeantenne einer ständigen Schwingung um ihre respektiven
Drehachsen unterwirft, um am Empfangsende das Zeichen und den Grad der Abweichung
zwischen der Antennenorientierung und der dem maximalen Übertragungspegel entsprechenden
Richtung hervorzuheben, wodurch man die besagte Abweichung mittels eines elektrischen
Stromes maßt, der sodann verwendet wird, um ein Winkelverhältnis von 9o°' zwischen
den Verbindungswellen und der Öffnungsebene der Antenne, am Empfangsende sowohl
als am Sendungsende, aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen.
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Entsprechend einer anderen Weiterbildung der Erfindung stellt man
die Abweichung zwischen der Orientierung der Antennen und der Richtung, die den
maximalen Übertragungspegel ergibt, fest, mittels zwei entgegengesetzt geschalteter
Kondensatoren, die mit der Empfangsantenne verbunden sind und die abwechselnd, gemäß
der Schwingungsbewegung der Antennen, mit einer der Amplitude der einfallenden Strahlungen
proportionalen Spannung belastet werden, so daß ein Strom von gegebenem Vorzeichen
und gegebener Stärke in einem Kreis, der die genannten Kondensatoren enthält, zu
fließen beginnt, entsprechend dem Grad und dem Zeichen des Abweichungswinkels zwischen
der Ebene der Empfangsantenne und der Richtung, die dem maximalen Übertragungspegel
entspricht.
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Insbesondere können die zwei genannten Kondensatoren abwechselnd an
den Endpunkten jeder Schwingung der Empfangsantenne belastet werden, so daß ein
Strom von einer oder der anderen Richtung im Kreis besagter Kondensatoren zu fließen
beginnt, je nachdem der Empfangspegel für die eine oder die andere der zwei Endpunkte
der Schwingung der Empfangsantenne höher ist.
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Entsprechend einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Richtungseinstellung
der Sende-und Empfangsantennen um ihre Rotations- oder Schwingungsachsen mittels
Motoren erzielt, die durch den Ausgangsstrom der besagten, die Richtung der einfallenden
Wellen feststellenden Anlage angetrieben werden, wobei die Antriebsrichtung diejenige
ist, in welcher der den Antrieb besorgende Strom auf den Nullwert zurückgeht.
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Entsprechend einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Schwingung
und die Orientierung der Antennen durch ein Differentialsystem, und zwar vermittels
zweier voneinander unabhängiger Motoren geregelt.
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So erzeugt insbesonders einer der genannten Motoren die periodische
Schwingung der Antenne z. B. mittels eines Exzenters, während der andere Motor die
Winkelregelung besagter Antenne in der vertikalen Ebene bestimmt, indem er den ersten
Motor als ein Ganzes in Bezug auf die Schwingungsachse der besagten Antenne verschiebt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. r stellt schematisch die zwei Richtantennen einer Verbindung
ultrahoher Frequenzen . dar, die eine optimale Orientierung für eine Ausbreitung
in gerader Linie aufweisen;
.\b1). 2 stellt schematisch die zwei
Richtantennen einer Verbindung ultrahoher Frequenzen dar mit optimaler Orientierung
der Antennen im Fall einer übermäßigen Brechung; Abb. 3 stellt schematisch eine
erfindungsgemäße Ausführung der Richtungsregelung der Richtantennen dar; Abb. l
ist ein Schema einer Ausführung der elektrischen I?inrichtung, welche die Richtungsregelung
einer oder beider Antennen bestimmt.
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Damit der Verstärkungsgrad eines Radioverbindungssystems des spezifizierten
Typs tatsächlich ein Maxiinuin sei, maß die Verbindungsrichtung zwischen den Stationen
am Sendungsende sowohl als am linpfangsende senkrecht zu den Öffnungsebeiien der
Antennen sein. Würden die Wellen sich entlang einer geraden Liiiie ausbreiten, wie
auf :11i1>. i dargestellt, so wären die beiden Antennen A arid B, wie auf Abll.
i dargestellt, parallel zu richten. Weim auch eine solche Ausbreitung tatsächlich
über kurze Distanzen erfolgt, so bleibt sie nicht unverändert über größere Distanzen
bestimmter Länge. In diesem Fall ist der Verlauf der Wellen gebogen, Wie auf :\1>1i.
2 schematisch dargestellt, so daß man, Wenn plan eine maximale Verstärkung erhalten
will, den Antennen eine derartige Richtung zu geben hat, daß ihre öffnungsebenen
senkrecht zum gebogenen Verlauf der Wellen stehen, wie auf Abb.2 dargestellt.
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Damit die Erfindung leichter verstanden wird so Wird sie jetzt beschrieben
im Verhältnis zu ihrer Anweildung in einer doppelseitigen Zentimeterwellen-Radioverbindung,
in welcher eine Station hört oder sendet, je nachdem eine Umschaltung bet;itigt
wird oder nicht, wodurch jede Station abwechselnd als Sender oder Empfänger wirkt.
Die l'inpfangsantennen beider Stationen eines derartigen Radioverbindungssystems
sind auf Abb.3 bei .9 und B dargestellt. Die genannten Antennen 1<ünnen z. l).
aus Dipolen i bestehen, die am Brennpunkte jedes der beiden parabolischen Reflektoren
2 angeordnet sind.
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Diese beiden Einrichtungen sind um waagerechte parallele Achsen XX'
bzw. YY' verschwenkbar. jede Antenne kann zwei Bewegungen um ihre respektive Achse
erhalten, nämlich eine sog. periodische Abtastungsschwingbewegung und eine die Antennenorientierung
bestimmende Bewegung, die entsprechend dem Resultat besagter Abtastung geregelt
wird. Zu diesem Zweck ist jede Antenne mit zwei :Motoren 3 und 9 versehen, die differential
in Bezug auf die Antenne angeordnet sind, d. h. daß jeder Motor über die Antenne
wirken kann ohne die kegeleng der anderen Antenne zu stören. Wie auf Abb. 3 dargestellt,
wird eine der Antennen A bzw. B zuerst durch den Motor 3 angetrieben, der durch
einen Exzenter ,4 auf einen zylindrischen, einer Walze gleichenden Teil 5 wirkt,
der am Ende eines Gerüstes 6 vorgesehen ist, welches mit parabolischen Reflektoren,
wie 2, fest verbunden ist, wobei dieser Teil 5 dein genannten Gerüst eine periodische
Schwingbewegung, d. h. sog. Abtastungsbewegung beibringt. Der genannte Motor 3 ist
selbst auf einem vertikalen Arm 7 befestigt, und die Stellung seiner Achse wird
in senkrechter Richtung durch den zweiten Antriebsmotor 9 geregelt, der über besagten
vertikalen Arm 7 vermittels eines Zahnrades io wirkt, das in einer auf dem vertikalen
Arm 7 vorgesehenen Zahnstange i i eingreift. Der Motor 9 wird durch ein Relais 12
'kontrolliert, das nach der Richtung des Stromes wirkt, der durch einen Kreis fließt,
welcher zwei einander gegenübergeschaltete Kondensatoren enthält, die unter der
Kontrolle eines gemäß der Schwingungsbewegung der entsprechenden Antenne angetriebenen
Schalters 13 mit einer der Amplitude der einfallenden Wellen proportionalen Spannung
abwechselnd belastet werden. Diese Spannung kann vor der Begrenzungsstufe des entsprechenden
Empfängers abgenommen werden.
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Die :Arbeitsweise des Systems ist die folgende: Falls die Station
B sendet und die Station A empfängt, verursacht der Motor 3 der Antenne der Station
A, indem er die besagte Antenne schwingen läßt, eine periodische Schwankung des
Empfangs im Einklang mit dieser Schwingung. Gleichzeitig >-erden die Kondensatoren
C1 und C, periodisch durch den Schalter 13 belastet; der Kondensator Cl wird belastet
wenn der Exzenter q. das Gerüst s, 6 zu seiner höchsten Stellung hebt, während der
Kondensator C, belastet wird, wenn das Gerüst seine niedrigste Stellung einnimmt.
Dadurch beginnt ein Strom zwischen den Kondensatoren Cl und C, zu fließen, entweder
von Cl nach C2, wenn der stärkere Empfang der hohen Stellung des Gerüstes 5, 6 entspricht,
oder von C, nach Cl, wenn der stärkere Empfang der niedrigen Stellung des besagten
Gerüstes entspricht. Dieser Strom wirkt über das Relais 12, welches den Motor 9
steuert, dessen Zahnrad io in die Zahnstange i i eingreift, um die Vorrichtung die
aus dem ersten Motor 3 und dem Gerüst 5, 6 besteht, entweder zu heben, wenn der
Strom von Cl nach C, fließt, oder sie im Gegenteil herabzulassen, wenn der Strom
von C, nach Cl fließt, bis sich die öffnungsebene der Antenne A senkrecht zum Verlauf
der einfallenden Strahlungen orientiert.
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Wenn die Station A sendet, so wird die beschriebene Vorrichtung blockiert
und wickelt sich der gleiche Vorgang wie der für Antenne A beschriebene auf Antenne
B ab, die beide in der gleichen Weise eingerichtet sind.
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Im Fall der Duplexverbindungen, bei welchen zwei verschiedene Wellenlängen
verwendet werden, Wodurch jede Station gleichzeitig ständig als Sender und Empfänger
wirkt, ergeben sich dieselben Erscheinungen, jedoch mit einer Zeiteinteilung oder
irgendeiner anderen beliebigen Schaltung, während die Rücksendung der Auskünfte
durch den anderen Übertragungsweg stattfindet. Wenn z. B. die Station A während
einer gegebenen Zeit als Sender wirkt und die Station B als Empfänger, so wird die
Antenne der Station A unter der Wirkung des Motors 3 schwingen, wodurch sie sich,
gemäß den von der Antenne der Station B empfangenen Zeichen, die durch den Rückkanal
rückübertragen
werden, um die Achse XX' drehen wird. Wenn sodann
die AntenneA zum Stillstand gebracht worden ist, so wird die Antenne B schwingen
und sich entsprechend den Zeichen, die sie selbst empfängt, um die Achse 1'F' drehen.