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Vorrichtung zur Anzeige und zum Registrieren der Richtcharakteristik
von Sende- oder Empfangs gebilden
Es ist bekannt, für die Beurteilung und den Vergleich
von gerichteten Sendern und Empfängern die Richtcharakteristik, d. h. die in Abhängigkeit
von der Strahl- bzw. Empfangsrichtung aufgenommene Empfangsamplitude zu benutzen.
Die Aufnahme dieser Richtcharakteristiken erfolgte bisher in der Weise, daß durch
ein Spannung meßgerät die Empfangsamplitude für verschiedene Drehstellungen der
Empfangsvorrichtung gemessen und daß dann nachträglich die einzelnen Meßwerte durch
Aufzeichnung in kartesischen oder polaren Koordinaten zur Darstellung der Richtcharakteristik
benutzt wurden. Dieses Verfahren ist nicht nur umständlich, sondern hat auch den
Nachteil, daß die Richtcharakteristik infolge der langsamen Durchführung der gesamten
Messungen leicht Verzerrungen erfährt, da die Ubertragungsverhältnisse im allgemeinen
unberechenbaren Schwankungen unterworfen sind.
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Diesem Mangel wird erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß das Schauzeichen
oder der Schauzeichengeber der Anzeigevorrichtung gleichzeitig durch die Drehvorrichtung
für die Sende- oder Empfangsrichtung und durch die Empfangsamplitude in zwei verschiedene,
beispielsweise in zwei zueinander senkrechte Richtungen abgelenkt wird, so daß aus
der Lage des Schauzeichens die Empfangsamplitude nach Größe und Richtung zu entnehmen
ist. Dadurch wird es ermöglicht, die Aufnahme der Richtcharakteristik in verhältnismäßig
kurzer Zeit durchzuführen, so daß Verzerrungen infolge Schwankungen in den Übertragungsverhältnissen
nicht mehr eintreten können.
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Man kann auch ein stehendes Bild der Richt-
charakteristiken
beispielsweise dadurch erreichen, daß man die Drehvorrichtung für die Sende- oder
Empfangsrichtung in schneller Folge über den gesamten zu erfassenden Bereich hinwegbewegt
und mit einer entsprechend schnell umlaufenden, schwingenden oder hin und her bewegten
Amplitudenlampe, d. h. einer Glimmlampe mit gestreckter Kathode, verbindet, die
die Charakteristik als leuchtende Fläche anzeigt. Die neue Anzeigevorrichtung kann
auch zum Aufzeichnen der Richtcharakteristik benutzt werden, indem beispielsweise
ein durch die Empfangsamplitude abgelenkter Schreiber auf einem Schreibblatt aufzeichnet,
das durch die Drehvorrichtung zur Einstellung der Empfangsrichtung relativ zum Schreiber
verdreht oder verschoben wird. Bei Verwendung eines Braunschen Rohres können die
Empfangsamplitude und Drehstellung entsprechende Ablenkspannungen erzeugen, die
den Ablenksystemen des Blraunschen Rohres zugeführt werden.
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Die Erfindung sei an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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Abb. I zeigt eine Vorrichtung zur optischen Anzeige von Richtcharakteristiken
in Polarkoordinaten; Abb. -I a zeigt die Abbildung einer Richtcharakteristik der
Anzeigevorrichtung nach Abb. I; Abb. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von
Richtcharakteristiken in kartesischen Koordinaten; Abb. 3 zeigt eine Vorrichtung
zur Anzeige von Richtcharakteristiken mit Hilfe eines Braunschen Rohres; Abb. 4
und 5 zeigen Vorder- und Rückansicht des in Abb. 3 schaltungsmäßig gezeigten Gerätes
in schaubildlicher Darstellung.
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Die in Abb. I beispielsweise dargestellte Vorrichtung besteht im
wesentlichen aus einem Sender S zum Aussenden von Unterwasserschall, beispielsweise
einem Magnetostriktionssender, ferner einem Empfänger E zum Empfangen der vom Sender
S ausgesandten Schallwellen, einem Verstärker I und einer Anzeigevorrichtung. Der
Empfänger E kann um eine Welle 2 geschwenkt werden. Seine Empfangsfläche 3 ist groß
in bezug zur Wellenlänge des benutzten Schalles, so daß der Empfänger eine mehr
oder weniger scharfe Richtcharakteristik aufweist. Je nach der Drehstellung der
Welle 2 nimmt die Empfangsfläche3 eine andere Lage zum Sender S ein, und es wird
infolgedessen eine andere Spannung im Empfänger erzeugt. Die Empfangs spannung in
Abhängigkeit von der Drehstellung der Welle 2 stellt die Richtcharakteristik des
Empfängers dar. Zur Abbildung dieser Richtcharakteristik wird die verstärkte Empfangsspannung
über Bürsten 4 und Schleifringe 5 einem Amplitudenrohr 6 zugeführt, das mit der
Welle 2 vor einer Scheibe 7 umläuft.
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Durch das Amplitudenrohr 6 wird demnach die Richtcharakteristik in
Polarkoordinaten abgebildet.
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In der Abb. 1 a ist eine derartige Abbildung beispielsweise veranschaulicht.
Ein stehendes Bild der abzubildenden Richtcharakteristik läßt sich dadurch erzielen,
daß die Welle 2 mit dem Empfänger E und dem Amplitudenrohr, d. h. einem Glimmrohr
6 mit gestreckter Kathode, sehr schnell, z. B. zehnmal in der Sekunde, umläuft oder
schwingt, so daß der Eindruck eines stehenden Bildes hervorgerufen wird. Durch Photographieren
kann man das so erzeugte Bild der Richtcharakteristik natürlich auch festhalten.
Ferner läßt sich bei geringer Drehgeschwindigkeit durch Nachleuchtwirkung die Charakteristik
als stehendes Bild festhalten oder durch Auflegen eines durchscheinenden Blattes
die Charakteristik nachzeichnen. Selbstverständlich kann auch die Richtcharakteristik
des Senders S gemessen werden. In diesem Fall ist der Sender auf der Schwenkwelle
2 zu befestigen, wie beispielsweise in Abb. 2 angegeben.
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Abb. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die Richtcharakteristik in
kartesischen Koordinaten auf einem Schreibstreifen 8 aufgezeichnet wird. Die Bewegung
des Schreibstreifens erfolgt wieder durch die Schwenkwelle 2. Zum Unterschied von
Abb. 1 wird hier nur die Winkelbewegung des Empfängers bzw. Senders in eine geradlinige
Bewegung des Schreibstreifens umgewandelt. Zu diesem Zweck ist auf der Welle 2 eine
Förderrolleg befestigt, die beispielsweise mit Hilfe von Zähnen, die in Lochreihen
10 des Schreibstreifens eingreifen, den Schreibstreifen entsprechend der Drehung
der Welle 2 bewegt. Die Empfangsamplitude am Ausgang des Verstärkers I wird einem
Amplitudenschreiber zugeführt, der im Beispiel als elektromagnetischer Schreiber
mit Magnetspule II, Magnetkern I2, Schreibarm I3 und Rückstellfeder 14 ausgebildet
ist. Der Amplitudenschreiber kann auch ähnlich wie das Amplitudenrohr in Abb. I
drehbar sein, so daß die Charakteristik in Polarkoordinaten aufgeschrieben wird.
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Abb. 3 zeigt eine Schaltung zur Abbildung der Richtcharakteristiken
durch ein Braunsches Rohr in kartesischen Koordinaten. Der Empfänger E, dessen Richtcharakteristik
gemessen werden soll, ist wieder auf einer Welle 2 befestigt. Mit dieser Welle auf
Mitdrehen verbunden ist ein Potentiometer I5, durch das die horizontale Ablenkung
des Leuchtfleckes am Braunschen Rohr R in Abhängigkeit von der Drehstellung der
Welle 2 hervorgerufen wird..Die Empfangsamplitude des Empfängers E wird nach Verstärkung
in einem Verstärker 16 mit anschließendem Symmetrierverstärker I7 dem vertikalen
Plattenpaar V des Braunschen Rohres R zugeführt. An dem Potentiometer I5 liegen
zwei durch die Gleichrichterröhren 23, 24 erzeugte, in Serie geschaltete, erdfreie
Gleichspannungen. Der gemeinsame Punkt der beiden Spannungen liegt am Mittenabgriff
a.
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Der Potentiometerwiderstand 19 ist in vier gleiche, den vier Quadranten
der Drehstellung der Welle 2 entsprechende Teile unterteilt. Die Spannungen, die
im Gleichrichtergerät 18 erzeugt werden, können entweder an die Klemmen 21, 21 oder
die Klemmen 22, 22 des Potentiometers an-
gieschlossen werden. Bei
Anschluß an die Klemmein 21 kann ein Drehwinkel von 3600, bei Anschluß an die Klemmen
22 ein Drehwinkel von nur 1800 am Braunschen Rohr abgebildet werden. Die der Drehstellung
der Welle 2 proportionale Gleichspannung wird zwischen dem Mittenabgriff a des Potentiometerwiderstandes
19 und dem mit der Welle 2 verbundenen Potentiometergleitkontakt b abgegriffen und
über ein Kabels und die Kontakte a1 und b1 des Gerätes I8 und ein weiteres Kabel
C dem horizontalen Plattenpaar H des Braunschen Rohres R zugeführt. Durch eine elektrische
Kunstschaltung, bestehend aus zwei gegenüber dem Potentiometerwiderstand hochohmigen
Widerständen 20, deren gemeinsamer Punkt geerdet ist, wird die dem Braunsdien Rohr
zugeführte Ablenkspannung erdsymmetrisch gemacht.
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Dadurch wird eine scharfe Abbildung auf der Hochvakuumröhre R erzielt.
Der Maßstab der Horizontalablenkung kann mit Hilfe von Drehpotentiometern 25, 26
eingestellt werden. Durch einen Schalter 27 kann das Gleichrichtergerät I8 über
ein Kabel 28 mit dem Netzanschluß 29 verbunden werden.
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Die Empfangsspannung wird vom Empfänger E über ein Kabel B den Eingangsklemmen
30 des Verstärkers I6 zugeführt. Der Verstärker I6 ist zweckmäßig als Resonanzverstärker
ausgebildet und mit Drehkündensatoren 31, 32 zur Abstimmung versehen. Er kann durch
einen Schalter 33 über ein Kabel 34 mit dem Netzanschluß 29 verbunden werden. Im
Gitterkreis des ersten Verstärkerrohres liegt ferner noch ein Drehpotentiometer
35 zur Amplitudenregelung. Der erdunsymmetrische Ausgang 36 des Verstärkers I6 ist
über ein Kabel 37 mit dem Eingangspotentiometer 38 des Symmetrierverstärkers I7
verbunden, durch den die für das Braunsche Rohr erforderliche erdsymmetrische Empfangsspannung
zur Ablenkung erzeugt wird. Der Symmetrierverstärker ist ebenfalls mit einem Schalter
39 versehen, um ihn über ein Kabel 40 an den Netzanschluß 29 anzuschalten.
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Die Ausgangsspannung des Symmetrierverstärkers wird durch ein Kabel
D dem vertikalen Plattenpaar V des Braunschen Rohres zugeführt.
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Die übrigen, für den Bletrieb des Braunschen Rohres erforderlichen
Spannungen werden in einem Netzgerät 41 erzeugt, das eingangsseitig durch einen
Schalter 42 und ein Kabel 43 mit dem Netzanschluß 29 verbunden werden kann und ausgangsseitig
durch ein mehraderiges Kabel 44 mit dem Braunschen Rohr R verbunden ist. Über dieses
Kabel werden dem Braunschen Rohr die erforderlichen Betriebsspannungen für den Heizfaden
45, die Kathode 46, für den zur Helligkeitsregelung dienenden Wehneltzylinder 47,
die zur Schärfeneinstellung dienende Linsenanode 48 und Hauptanode 49 zugeführt.
Die Heizung wird, da sie indirekt erfolgt, unmittelbar durch eine entsprechende
Wechselspannung bewirkt, während die übrigen Betriebsspannungen für das Braunsche
Rohr durch Hochtransformieren und Gleichrichtung der Netzspannung erzeugt und von
einem Spannungsteiler 50 abgegriffen werden, und zwar die Spannung für die Linsenanode
48 durch einen Drehpotentiometerwiderstand 5I und die Spannung für den Wehneltzylinder
47 durch einen Drehpotentiometerwiderstand 52. Sämtliche vier Geräte sind durch
Kabel 53, 54, 55 und 56 mit einer gemeinsamen Erde 57 verbunden.
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Abb. 4 und 5 zeigen in Vorder- und Rückansicht den räumlichen Aufbau
des gesamten Gerätes, wie er insbesondere für Laboratoriumszwecke geeignet ist.
Hierbei sind die sämtlichen Geräte in ein pultförmiges Gehäuse eingebaut. Dieses
besteht im wesentlichen aus drei Räumen, die unterhalb der zweckmäßig nach vorn
etwas pultartig geneigten Tischplatte 58 liegen. . Dabei ist der Aufbau so gewählt,
daß die Geräte einzeln in den Meßtisch einschiebbar sind. In dem rechten Pultteil
ist das Gleichrichtergerät 18 für die horizontale Ablenkung und das Netzgerät 41
für das Braunsche Rohr untergebracht, im linken Pultteil der Empfangsverstärker
16 und Symmetrierverstärker 17 für die Erzeugung der vertikalen Ablenkspannung.
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Die Bedienungsknöpfe und Schalter für die Einstellung der verschiedenen
Geräte sind auf der Vorderseite frei zugängig. In den hinter den genannten vier
Geräten im rechten und linken Pultteil frei bleibenden Räumen liegen die Stecker
und Kabelverbindungen zu den einzelnen Geräten, die Anschlüsse zu dem Drehpotentiometer
15, dem Empfänger E und zu den Ablenkplattenpaaren des Braunschen Rohres. Dies ermöglicht
es, einmal die Geräte einzeln außerhalb des Meßtisches zu benutzen oder auch einzeln
im Meßtisch in beliebiger Weise zu schalten und zu anderen Meßzwecken zu verwenden.
Insbesondere sind die Platten des Braunschen Rohres frei zugänglich, so daß das
Braunsche Rohr im Zusammenhang mit dem Netzgerät auch für andere Meßzwecke benutzt
werden kann. Dadurch ist ein im Hinblick auf Herstellung und Gebrauch besonders
zweckmäßiges und wirtschaftliches Universalgerät geschaffen.
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Das Braunsche Rohr ist im mittleren hinteren Pultteil angeordnet,
und zwar in vertikaler Lage, derart, daß der Schirm des Braunschen Rohres etwa mit
der Tischplatte 58 des Pultes bündig liegt.
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Das so aufgebaute Gerät ermöglicht eine besonders bequeme und schnelle
Durchführung der Messungen. Über dem Schirm des Braunschen Rohres liegt ein Registrierstreifen
59, auf den entweder von Hand die von dem Leuchtfleck beim Drehen der Welle 2 beschriebene
Richtcharakteristik nachgezeichnet wird oder der als lichtempfindlicher Streifen
zur selbsttätigen Aufzeichnung der Richtcharakteristik ausgebildet sein kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich.