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Anordnung zum Fremdüberlagerungsempfang von ultrahochfrequenten elektromagnetischen
Schwingungen Die Erfindung bezieht sich auf Geräte zum Arbeiten mit ultrahochfrequenten
elektromagnetischen Schwingungen, vorzugsweise des dm- und cm-Gebietes, insbesondere
zum Empfang derartiger Schwingungen. Bei dem Gerät nach der Erfindung wird die Methode
des überlagerungsempfanges angewendet.
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Es sind überlagerungsempfänger von. cm- oder dm-welleii bekannt, bei
denen die Überlagerung der Trägerfrequenz und der Hilfsfrequenz in einem als von
metallischen Flächen, umgrenzter Hohlraum ausgebildeten Resonator vorgenommen wird.
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Die Erzeugung der Hilfsfrequenz kann dabei entweder am Empfangsart
selbst v orgenommen werden oder aber an einem anderen Ort, von wo sie einem Ü berlagerungsresonator,
sei es durch Leiter, sei es durch Strahlung, zugeführt wird. Die in dem Resonator
und dem damit verbundenen Gleichrichter erzeugte, vorzugsweise hochfrequente Differenzfrequenz
kann in beliebiger Weise weiter verstärkt oder gleichgerichtet werden.
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In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Trägerfrequenz und die
Hilfsfrequenz so aufeinander abzustimmen, da es möglich ist, eine Differenafrequenz
zu erzeugen, die im Rundfunkwellenbereich liegt und in normalen Rundfunkempfängern
verstärkt und weiter verarbeitet werden kann. In solchen Fällen kann dann das erfindungsgemäße
Ultrakurzwellengerät als Vorsatzgerät für normale Rundfunkempfänger ausgebildet
werden.
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Vorzugsweise ist der als Oszillator dienende Generator zur Erzeugung
der Hilfsfrequenz ein Generator mit einem Hahlraumresonator. Bei solchen Generatoren
wird der Schwingungskreis
von einem von metallis.cheiFlächen umgrenzten
Hohlraum gebildet, aus dein Strahlung nur durch schmale Spalte austreten kann. Insbesondere
kann beispielsweise oini derartiger Generator in der Bremsfeldschaltung angeregt
werden, Dabei ist von Vorteil, zur Anregung einen zweiten, dritten oder einen noch
höheren Schwingbereich zu benutzen, um mit möglichst geringer Spannung und geringen
Emissionsströmen bereits die für die Überlagerung erforderliche sehr geringe Energie
zu erhalten. Diese Methode kann auch bei Verwendung anderer Schaltungsarten zur
Anfachung zweckmäßig benutzt werden.
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Bei Anordnung des zur Erzeugung der Hilfsschwingungen dienenden Oszillators
am Empfangso-rt kann dieser Generator erfindungsgemäß an dem Resonator, in welchem
Überlagerung stattfindet (Mischresonätor), äußerst lose angekoppelt werden. Es kann
infolgedessen zweckmäßig sein, ihn, nahezu im Leerlauf zu betreiben und über eine
Energieleitung mit sehr engem Spalt an den Mischresonator anzukoppeln.
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Der Resonator, in: welchem die Überlagerung vorgenommen wird, ist,
wie eingangs ausgeführt, ein Hohlraum, aus dem Strahlung nur durch schmale Spalte
austreten. kann, d. h. er ist praktisch verluststrahlungsfrei. Vorzugsweise erhält
dieser Hohlraumresonator die Form einer Energieleitung mit kreisförmigem Querschnitt,
sei es einer solchen mit, sei es einer solchen ohne Mittelleiter.
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Bei der Kopplung zwischen. dem als Oszillator dienenden Generator
und dem Mschresonator empfiehlt es sich z. B., eine Energieleitung mit einer Länge
von A%¢ und einem Wellenwiderstand von Z2 zu wählen, wobei Z2 eine solche Größe
hat, daß bei Berücksichtigung des Wellenwiderstandes Z1 im Hohlraümgenerator und
des Wellenwiderstandes Z3 im Mischresonator eine Herabsetzung der Amplitude der
Wechselspannung im Resonator gegenüber derjenigen im Generator, beispielsweise im
Verhältnis i : rooo, entsteht.
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Als Gleichrichter wird ein Kristalldetektor oder eine sogenannte Glühdiode
oder Brernsfelddiode verwendet. Bei der Glühdiode stehen sich eine reelle Kathode
und eine Anode in geringem Abstand gegenüber. Bei der Bremsfelddio,de stehen sich
eine virtuelle Kathode und die Anode in geringem Abstand gegenüber. Zweckmäßig wird
der Gleichrichter im Innern des Mischresonators derart angeordnet, daß er unter
einer eine günstige Anpassung darstellenden Wechselspannung steht. Die Differenzfrequenz
zwischen der ankommenden Welle und der Oszillatorfreqüenz soll klein sein gegenübender
Resonanzbreite des zur Überlagerung dienenden Resonators, so,daß'beide Frequenzen,
sowohl die ankommende Welle als auch die durch den Oszillator erzeugte Schwingung,
den zur Überlagerung dienenden Resonator zu Schwingungen anregen, und zwar in der
Nähe des Maximums seiner Resonanzkurve.
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Die durch den Gleichrichter gebildete, im allgemeinen hochfrequente
Differenzfrequenz kann dann über einen Hochfrequenzverstärker einem weiteren Gleichrichter
und einem Niederfrequenz verstärker bzw. einem Telefon oder Lautsprecher zugeführt
werden.
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In diesem Falle ist es erforderlich, die Bandbreite, innerhalb welcher
der Hochfrequen.zverstärker praktisch verzerrungsfrei arbeitet, gleich oder größer
zu wählen als die Bandbreite, innerhalb welcher die ankommende Welle frequenzmoduliert
ist. Mit Frequenzmodulation kann dabei einerseits eine störende Frequenzmodulation
gemeint sein, die, sich der vorherrschenden Amplitudenmodulation überlagert, oder
aber eine regelrechte; beim Sender absichtlich erzeugte Frequenzmodulation.
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Zweckmäßig kann die Differenzfrequenz, die aus der Überlagerung entsteht,
hoch gewählt werden gegenüber derFrequenzschwankung der ankommenden ultrahochfrequenten
Welle.
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In. den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Abb. r bedeutet i den Außenleiter, 2 den Innenleiter des als konzentrisches
Lechersystem der Länge 2 A ausgebildeten Resonators mit dem Feldraum 3, in welchem
die Überlagelrung der vom Strahler4 empfangenen und über die kurzeEnergieleitung
q. dem Resonator zugeführten ankommen.-denWelle mit der Oszillatorschwingung stattfindet.
Als Oszillator dient der Bremsfeldgenerator mit einem das Gitter enthaltenen Mittelleiter
6 und einer von der Hülle 8 umgebenen Bremselektrode 7. Dieser Generatnr ist über
eine Energieleitung 9 der Länge A,/4 an den Resonator 3 angekoppelt. Wird der Wellenwiderstand
dieser Energieleitung sehr klein gewählt, so ist es möglich, eine Amplitude der
Wechselspannung des Generators, die in. der Gegend von 5 bis 30 Volt betragen
kann, auf Wechselspannung von einigen Millivolt im Resonator 3 herabzusetzen, die
sich eignet für die Überlagerung mit der ankommenden ultrahochfrequenten Welle.
Bei io, also im vorliegenden Falle in einem Spanhungsbauch des Resonators 3, ist
der Gleichrichter angeordnet, welcher von dem im Spannungsbauch bestehenden elektrischen
Wechselfeld beeinflußt wird. Die durch den Gleichrichter gebildete Differenzfrequenz
zwischen der ankommenden und der vom Oszillator erzeugten Schwingung wird über eine
Leitung i i dem Ho-chfre,quelnzverstärker 12, von da über einen Gleichrichter 13,
der die niederfrequente Modulation in Erscheinung bringt, dem Niederfrequenzverstärker
14 und dann dem Lautsprecher 15 zugeführt. Die gesamte, Apparatur wird zweckmäßig
in zwei Teile geteilt, nämlich einen ersten. Teil, der sämtliche Ultrahochfrequenz
führendenTeile und außerdem denGleichrichter io umfaßt, uiud in einen zweiten Teil,
in welchem die übliche Hochfrequenz und Niederfrequenz sowie die Strom- und Spannungsquelle
enthalten, sind. Diese beiden Teile sind im allgemeinen durch ein flexibles Kabel
i i miteinander verbunden, .das beispielsweise den in der Höhe (Spitze des Mastes)
angeordneten ersten Teil mit dem auf dem Boden befindlichen zweiten Teil verbindet.
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In Abb.2 isst ein weiteres ähnliches Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei welchem der zur Überlagerung
dienende!Reso:nator einHohlraum
ohneInneinr le:iter ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angemo:mmen, daß der
Oszillator zur Erzeugung der Hochfrequenz nicht am Empfangsort aufgestellt ist,
sondern daß die Hilfsfrequenz und die eigentlicheTrägerfrequenz für die Signalspannungen
dem Empfänger durch Strahlung übermittelt werden. Es sind zu diesem Zwecke zwei
Strahlera.no:rdnungen 2o und 21 vorgesehen, bei denen die leitenden Flächen unmittelbar
zum Aussenden. oder zum Empfangen. der Hochfrequenzenergie dienen. Dabei ist angenommen,
daß der Oszillator- für die Hilfsfrequenz in unmittelbarer Nähe des Senders für
die Trägerfrequenz angeordnet ist und beide Strahlungen praktisch parallel zueinander
verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, daß die beiden Frequenzen auf verschiedenenWegen
dem Empfänger zugeführt werden. Die beiden. Strahler 20 und 21 sind durch Spalte
23 mit einem erfindungsgemäßen Mischresonator 24 gekoppelt, der auf beide Frequenzen
anspricht und bei diesem Ausführungsbeispiel keinen Mittelleiter hat. Zweckmäßig
ist er ein. größeres Vielfaches von #j2 lang. In dem Reso:nator ist wiederum ein.
Detektor schematisch angedeutet.
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Eine besondere Ausführung besteht darin, daß die ankommende Welle
innerhalb des zur Überlagerung dienenden Res:onators durch einen. auf sie abgestimmten.
besonderen. Generator entdämpft wird, so da,ß- der zur Überlagerung dienende Resonator
für die ankommende Welle angenähert die Dämpfung Null hat.
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DieAnordnung erlaubt dieAbstimmung auf verschiedene selektive, benachbarte
Sender, und zwar kann auf verschiedene Weise auf diese einzelnem Sender abgestimmt
werden., einmal dadurch, daß man die Frequenz des Oszillators ändert, was beispielsweise
durch mechanische Verstellung eines zwischen Generator 6 (Abb.. i) und der Energieleitung
9 angeordneten. Zusatzhohlraumes, der in seiner Länge veränderlich ist, geschehen
kann, andererseits dadurch, daß die Bremselektrodenspannung dieses als Oszillator
dienenden Genierar tors verändert wird, wobei von Vorteil ist, daß im zweiten, dritten
oder einem höheren Schwingbereich gearbeitet wird, daß in diesem Schwingbereich
dieÄnderun:g derBremselektrodenspannung einen verhältnismäßig hohen Einfluß auf
die vom Bremsfeldgenerato-r erzeugte Frequenz hat. Die Abstimmung kann aber auch
dadurch geschehen, daß bei unverän.d.erterOszillatorfrequenz. derHochfrequenzverstärk
er 12 in seiner Abstimmung geändert wird.
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Da. man in der Mehrzahl der Fälle ein Interesse an einem möglichst
stabilen Empfang haben. wird, empfiehlt es, sich, bei der Ausbildung des als Oszillator
dienenden, Generators irgendwelche an sich bekannte Mittel anzuwenden, um Änderungen
der Oszillatorfrequenz bei Änderung der Außentemperatur zu vermeiden.