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Einrichtung zum Senden oder/und Empfangen von ultrahochfrequenten
Schwingungen des Dezimeter- und Zentimeterwellenlängengebietes Die Erfindung bezieht
sich auf Einrichtungen zum Senden oder/und Empfangen von ultrahochfrequenten elektrischen'
Schwingungen, insbesondere des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlängengebietes, bei
der gleichzeitig oder wahlweise eine in verschiedene Richtungen einstellbare gerichtete
Strahlung und eine vorzugsweise zum Aufsuchen von Gegenstationen dienende Rundstrahlung
ausgesendet bzw. empfangen werden.
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Gegenstand der Erfindung ist die konstruktive Ausbildung derartiger
Einrichtungen, die vorzugsweise bei Gegensprechanlagen Verwendung finden, bei denen
eine oder beide Stationen beweglich ausgebildet sind oder bei denen eine feste (bewegliche)
Zentralstation und mehrere um die Zentralstation herum verteilte feste (bewegliche)
Unterstationen vorliegen, die unter sich und einzeln mit der Zentralstation Gegensprechverkehr
aufnehmen sollen.
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DieerfindungsgemäßenEinrichtungenzum Senden oder/und Empfangen von
elektromagnetischen Schwingungen sind dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstrahler
und der Richtstrahler an eine gemeinsame konzentrische Energieleitung angekoppelt
sind und bei Drehen des Außen-
Leiters und gegebenenfalls des Innenleiters
'um die - Energieleitungsachse ein selbsttätiges Mitdrehen des Richtstrahlers ohne
Veränderung der Rundstrahlung erfolgt und daß der bzw. die drehbaren Leiter der
konzentrischen Energieleitung mit einer zweiten, zum Sender bzw. Empfänger führenden.
konzentrischen Energieleitung bzw. deren Leitern hochfrequenzmäßig so, vorzugsweise
unter Vermeidung einer mechanischen Verbindung, gekoppelt sind; daß durch die Kopplung
die Drehbewegung nicht behindert ist.
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Die Rundstrahlerantenne und der Richtstrahler bilden zweckmäßig eine
starre, nur durch die gemeinsame Energieleitung miteinander verbundene bauliche
Einheit, die drehbar gelagert ist. Als Rund= Strahler können rotationssymmetrische
Flächenstrahler mit z. B. trichterförmiger, kastenförmiger oder parabolischer Öffnung
verwendet werden, die sich oberhalb oder unterhalb des Richtstrahlers befinden,
der ebenfalls zweckmäßig aus einem Flächenstrahler mit trichterförmiger, kastenförmiger
oder parabolischer Quersebnittsform besteht. Für die Energieleitung kann eine konzentrische
Energieleitung mit oder ohne Innenleiter gewählt - werden. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung wird der Rundstrahler als Stabstrahler ausgebildet, der sich am oberen
freien, hoch-' frequenzmäßig offenen Ende der die beidenStrahler miteinander verbindenden
Energieleitung (im folgenden kurz Verbindungsenergieleitung bezeichnet) befindet
und der dadurch zustande kommt, daß als Verbindungsenergieleitung eine konzentrische
Energieleitung mit Innenleiter dient und der Innenleiter der Verbindungsenergieleitung
über das obere offene Ende der Energieleitung hinausragend ausgebildet ist, derart,
daß die Verlängerung des Innenleiters nach Art eines Dipols als. . Strahler wirkt.
Zur Schaffung einer definierten Strahlungscharakteristik eines solchen Rundstrahlers
wird am oberen offenen Ende des Außenleiters der Verbindungsenergieleftung eine
als Gegengewicht dienende Scheibe angesetzt. Die Neigung dieser Scheibe gegen die
Horizontalebene wird so gewählt, daß das Hauptstrahlungsmaximum in gewünschter Weise
in der Horizontalebene verläuft oder gegen die Horizontale um einen vorgegebenen
Winkel geneigt ist.
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Die Wahl eines Stabstrablers als Rundstrahler ermöglicht es, für denAußenleiter
derVerbindungsenergieleitung ein zusammenhängendes Rohr, z. B. ein gezogenes Metallrohr
mit in sich geschlossener Mantelfläche, zu wählen. In der Mantelfläche des Rohres
braucht lediglich an der Ankoppelstelle des Richtstrahlers eine Öffnung vorgesehen
zu werden, die sich nur über einen Teil des Umfanges erstreckt. Der starre , Zusammenhang
von Rundstrahler, Richtstrahler und Verbindüngsenergieleitung ist bei solcher Wahl
und Anordnung der Strahler von sich aus gewährleistet, und es ist ohne weiteres
möglich, die Einrichtung so zu treffen; daß allein der Außenleiter der Verbindungsenergieleitung
so- ', wohl deren Innenleiter, d. h. den Rundstrahler; als auch den Richtstrahler
trägt. Beim Drehen der Verbindungsenergieleitung um deren Achse wird dann -unter
Mitnahme des Innenleiters der Richtstrahler selbsttätig mitgedreht, so daß dieser
bei einer Umdrehung das Rundstrahldiagramm des Rundstrahlers, das sich bei der Drehung
nicht ändert, überstreicht. Die Mitnähme des Innenleiters bei Rotation des Außenleiters
der Verbindungsenergieleitung ist an sich nicht notwendig. Da jedoch in den sehr
vielen praktischen Fällen die Verbindüngsenergieleitung so lang ist, däß eine feste
Abstützung des Innenleiters gegen den Außenleiter nicht zu umgehen ist, ist es vorteilhaft,
den Innen-Leiter die Drehbewegung mitmachen zu lassen, da nur dann der Innenleiter
fest gegen den Außenleiter durch aus Isoliermaterial, z. B. keramischen Werkstoffen,
hergestellte Halterungselemente abgestützt und an diesem gehaltert werden kann.
Wenn der Innenleiter der Verbindungsenergieleitung bei deren Drehung sich mitdreht,
kann der Richtstrahler auch mit dem Innenleiter in mechanischer Verbindung stehen.
Die Kopplung des Richtstrahlers an die Verbindungsenergieleitung braucht dann nicht
unbedingt über einen Kopplungsspalt zu erfolgen, sondern es kann der Richtstrahler
auch galvanisch an den Innenleiter angeschlossen sein.
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Vermeidet man nun noch an der Ankoppelstelle der Verbindungsenergieleitung
an der zum Sender oder Empfänger führenden Energieleitung (im folgenden kurz Speiseenergieleitung
bezeichnet) jegliche ,mechanische Verbindung, d. h. koppelt man die Leiter der beiden
Energieleitungen kapazitiv oder induktiv miteinander, dann kann in einfacher Weise
durch Drehen des Außenleiters der Verbindungsenergieleitung der Richtstrahler gedreht
werden, ohne daß das Strahlungsdiagramm des Rundstrahlers sich dabei ändert. Die
Drehvorrichtung für den Außenleiter der Verbindüngsenergieleitung, deren Innenleiter,
wie bereits erwähnt, durch Halterungsstücke mit ersterem verbunden ist, kann an
beliebiger Stelle längs der Verbindungsenergieleitung untergebracht sein. Zweckmäßig
ordnet man die Drehvorrichtung in Höhe der Ankoppelstelle der Verbindungsenergieleitung
an die Speiseenergieleitung an, und man bildet die Drehvorrichtung so aus, daß der
Kopplungsgrad zwischen den' beiden Energieleitungen sich beim Drehen der Speiseenergieleitung
nicht ändert.
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Um zu vermeiden, däß :der Rundstrahler auch dann Strahlung aussendet
bzw. empfängt, wenn nur mit gerichteter Strahlung gearbeitet werden soll, sind zweckmäßig
Vorrichtungen vorgesehen, durch welche der Rundstrahler zeitweise außer Betrieb
gesetzt wird. Ist der Rundstrahler oberhalb des Richtstrahlers an die Verbindungsenergieleitung
angeschlossen, dannkann dieses durch einen elektromagnetisch betätigten Schalter
oder eine elektromagnetisch betätigte Blende geschehen, der bzw. die den Außenleiter
der Verbindungsenergieleitung mit deren Innenleiter kurzschließt. Ist dagegen der
Rundstrahler nach Art eines Flächenstrahlers ausgebildet und unterhalb des Richtstrahlers
an die Verbindungsenergieleitung z. B. über eine schlitzförmige Durchbrechung in
deren Außenleiter an
diese angeschlossen, dann ist der Rundstrahler
durch eine die schlitzförmige Durchbrechung abdeckende, längs der Innenseite des
Außenleiters verschiebbare Blende außer Betrieb zu setzen.
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Das offene Ende der Verbindungsenergieleitung kann durch eine aus
Isoliermaterial (Keramik) bestehende Kappe mechanisch abgedeckt sein. In gleicher
Weise kann die Öffnung des Richtstrahlers durch eine aus einem Isoliermaterial bestehende
Scheibe abgedeckt sein. Das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere der Verbindungsenergieleitung
und der Speiseenergieleitung wird dadurch verhindert.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung verweisen wir. auf das in der
Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, bei dem als Rundstrahler ein am offenen
Ende der Verbindungsenergieleitung befindlicher Stabstrahler in Anwendung kommt.
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In der Abbildung ist mit i der Rundstrahler, mit ja das Gegengewicht
des Rundstrahlers, mit 2 der Richtstrahler und mit 3 die die beiden Strahler miteinander
verbindende konzentrische, starr ausgebildete Energieleitung bezeichnet. Das Gegengewicht
des Rundstrahlers ja schließt sich unmittelbar an den Rand des Außenleiters der
konzentrischen Energieleitung 3 an, und es ist das Gegengewicht gegen die Horizontalebene
geneigt. Die Neigung des Gegengewichtes gegen die Horizontalebene bestimmt die Richtung
des Hauptstrahlungsmaximums der Rundstrahlung. Die aus Isoliermaterial hergestellte
Kappe i i schirmt das offene Ende der Energieleitung 3 ab. An dieser Kappe, die
gegen das Gegengewicht ia abgestützt ist, kann außerdem der Innenleiter der Verbindungsenergieleitung
3 gehaltert und zentriert werden. Der Richtstrahler 2, für den ein Flächenstrahler
mit parabolischem Ouerschnitt vorgesehen ist, ist über eine schlitzförmige Durchbrechung
im Außenleiter der konzentrischen Energieleitung 3 an diese gekoppelt. Der Richtstrahler
2, der auch eine andere Querschnittsform aufweisen kann, ist an der Außenseite des
Außenleiters der Energieleitung 3 starr gehaltert. Der Einfachheit halber sind in
der Zeichnung die Halterungselemente für den Innenleiter der Energieleitung 3 und
für den Richtstrahler 2_ nicht dargestellt. Die Strahlungsdurchtrittsöffnung des
Richtstrahlers 2 ist durch die Keramikscheibe i2 abgeschirmt.
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An ihrem unteren Ende ist die Verbindungsenergieleitung 3 mit der
zum Sender oder Empfänger führenden konzentrischen Energieleitung q., vorstehend
als Speiseenergieleitung bezeichnet, gekoppelt. Die Speiseenergieleitung 4 ist in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Verbindungsenergieleitung 3
angeordnet und an ihrem freien Ende kurzgeschlossen. Selbstverständlich ist es auch
möglich, die Einrichtung so zu treffen, daß die Speiseenergieleitung, von der Ankoppelstelle
''aus gesehen, sich nach zwei entgegengesetzten Richtungen fortsetzt, derart, daß
das eine Ende zum Sender und das andere Ende zum Empfänger führt. Bei Überlagerungsempfang
ist es dann zweckmäßig, den Sender als Oszillator zu benutzen. An der Ankoppelstelle
der beiden Energieleitungen 3 und 4. weist der Außenleiter der Speiseenergieleitung
q. eine Durchbrechung 5 auf, durch welche der Innenleiter der Energieleitung 3 ein
mehr oder weniger großes Stück in den Feldraum der Speiseenergieleitung q. hineinragt.
Längs des Randes der Öffnung 5 ist ein V4. langer bzw. 2./q äquivalenter Metallzylinder
6 angesetzt, der zusammen mit dem ebenfalls 2/d. langen Abschnitt 7 der Verbindungsenergieleitung
3 eine Kurzschlußkapazität bildet. Verläuft die Speiseenergieleitung in derselben
Richtung wie die Verbindungsenergieleitung 3, dann können natürlich die Innenleiter
der beiden Energieleitungen in derselben Weise wie deren Außenleiter miteinander
gekoppelt sein. Vermittels des Getriebes 8, welches mit dem Abschnitt 7 der Verbindungsenergieleitung
3 im Eingriff steht, kann der Außenleiter der Verbindungsenergieleitung 3 und demzufolge
der an deren Außenleiter starr befestigte Richtstrahler 2 gedreht werden. Die Verbindungsenergieleitung
3 kann beliebig lang sein, so daß es möglich ist, das Getriebe 8 im Bedienungsraum
der Station unterzubringen. Oberhalb der Ankoppelstelle des Richtstrahlers 2 an
die Verbindungsenergieleitung 3 ist an deren Innenleiter ein Schalter 9 drehbar
befestigt, der es erlaubt, an dieser Stelle die Verbindungsenergieleitung 3 kurzzuschließen,
d, h. den Rundstrahler außer Betrieb zu setzen. Der Schalter 9 wird durch das bei
io angedeutete Relais betätigt, welches zweckmäßigerweise vom Bedienungsraum aus
ausgelöst wird.
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Wie bereits erwähnt, findet der Erfindungsgegenstand mit Vorteil bei
beweglichen Gegenstationen Anwendung. Hier liegt sehr häufig der Fall vor, daß auf
der einen Station weder die Betriebswellenlänge noch der Ort bzw. Richtung der anderen
Station bekannt sind. Wenn die beiden Stationen gerichteten Telegraphie- und Telephonieverkehr
miteinander aufnehmen wollen, müssen also erstens die Betriebsfrequenz des Senders
der anderen Station und zweitens die Richtung der anderen Station bestimmt werden.
Zum Suchen der Frequenz des Senders der anderen bzw. der unbekannten Station wird
auf beiden Stationen, die zweckmäßig mit gleichen Sende- und/oder Empfangsanlagen
ausgerüstet sind, zunächst ungerichtet, d. h. mit Rundstrahlung gearbeitet. Der
Schalter 9 befindet sich dann in der in der Abbildung ausgezogen gezeichneten Stellung.
Der Richtstrahler 2 kann dabei in beliebige Richtung weisen; insbesondere kann der
Richtstrahler auch außer Tätigkeit gesetzt sein. Mittels einer längs der.Innenwandung
des Außenleiters der Verbindungsenergieleitung 3 verschiebbaren Blende, die den
Kopplungsspalt des Richtstrahlers abdeckt, kann letzteres erreicht werden. Zweckmäßig
wird diese Blende durch ein zweites, ebenfalls vom Bedienungsraum aus ausgelöstes
Relais vor den Kopplungsspalt des Richtstrahlers :2 geschoben bzw. von dessen Kopplungsspalt
weggeschoben.
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Ist durch Abstimmung des Empfängers auf der einen bzw. auf der Suchstation
die Betriebswellenlänge
des Senders der unbekannten Station ermittelt,
dann wird der Rundstrahler i durch Betätigung des Schalters 9 in die in der Abbildung
gestrichelt gezeichnete Lage außer Betrieb gesetzt, und es wird, nachdem der Richtstrahler
2 gegebenenfalls wieder in Betrieb gesetzt ist, der Richtstrahler-:2 durch das Getriebe
9 in Umdrehung gesetzt. Die Drehung des Richtstrahlers 2 erfolgt unterWahrnehmüng
der Empfangsintensität zwecks Feststellung der Richtung maximalen Empfangs. In der
Stellung maximalen Empfangs wird das Getriebe 9 arretiert, so daß der Richtstrahler
in die Richtung maximalen Empfangs weist. Nachdem diese Richtung der anderen Station
übermittelt worden ist oder nachdem auf der anderen Station auf Grund derselben
Verfahrensschritte wie auf der Suchstation die Betriebswellenlänge und die Richtung
der ersten Station bestimmt worden ist, kann auch auf der anderen Station nunmehr
der Rundstrahler außer Betrieb gesetzt werden, und es kann nunmehr der gerichtete
Telegraphie- oder Telephoneverkehr zwischen den beiden Stationen unter Verwendung
ihrer beiden Richtstrahler erfolgen. Die Bestimmung der Betriebswellenlänge und
der Richtung der anderen Station kann auch gleichzeitig erfolgen, so daß die Rundstrahler
auf beiden Stationen erst dann außer Betrieb gesetzt werden, wenn auf beiden. Stationen
die Betriebswellenlänge und die Richtung der anderen Station bekannt ist. Bei einer
solchen Arbeitsweise ist mit Vorteil die Anordnung so getroffen, daß beide Stationen
während des Suchvorganges periodisch abwechselnd auf Sende- und Empfangsbetrieb
eingestellt werden. Um das Abhören des Telegraphie- oder Telephonieverkehrs zu erschweren,
ist es angebracht, während des Arbeitens mit den Rundstrahlern; d. h. während des
Suchvorganges, die Sendeenergie stärker werden zu lassen als während des Arbeitens
mit gerichteter Strahlung, d. h. während des eigentlichen Telegraphie- bzw. Telephonieverkehrs.
In vorteilhafter Weise ist der Schalter zur Verminderung der Sendeenergie mit dem
Schalter 9 für das Umschalten von ungerichtetem Senden auf gerichtetes Senden gekoppelt.
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DieErfindung ist anwendbar auf Sende- und/oder Empfangsanlagen, die
mit Geradeausempfängern oder mit Überlagerungsempfängern und gegebenenfalls mit
Zwischenfrequenzverstärkung arbeiten. Da in: letzterem Fall die Abstimmung .des
Empfängers auf den Sender der umbekannten Station erschwert ist, wenn: die Bandbreite
des Zwischenfrequen.zverstärkers sehr schmal ist, wird gemäß der weiteren Erfindung
vorgeschlagen;, während des Suchens der-Betriebswellenlänge des Senders der umbekannten
Station den abzustimmenden Empfänger bezüglich seines Zwischenfrequ.enzteils als
Breitbandempfänger arbeiten zu lassen.. Da die Empfindlichkeit hierdurch stark gemindert
wird bzw. das Rauschen des Empfängers. .stark wächst, wird: ferner vorgeschlagen,
während des Suchvorganges, d. h: während die Zwischenfrequenz.verstärkung eine große
Bandbreite hat, den, Niederfrequenzverstärker für den hörbaren Ton als Resonanzverstärker
mit schmaler Bandbreite arbeiten zu lassen. Der 'hörbar Ton, ist der Pilotton, der
zur Kennzeichnung des Senders der unbekannten Station dient.
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Wenn die Betriebswellenlänge und die Richtung des Sonders der unbekannten
Station ermittelt sind, kann die Bandbreite des Z-#vischenfrequen7verstärkers wieder
verringert werden, und es kann weiter bei Beginn des eigentlichen gerichteten Telegraphie-
bzw. Telephonieverkehrs zwischen den beiden Stationen die Bandbreite des Niederfrequenzverstärkers
wieder vergrößert werden,. Der Schalter für die Umtschaltun .g .der Bandbreite des
Zwischenfrequenzverstärkers und des Niederfrequenzverstärkerskann ebenfalls mit
dem Schalter 9 für das Umschalten von ungerichtetem Senden auf gerichtetes Senden
bzw. mit dem Schalter zur Verminderung der Sendeenergie gekoppelt sein..