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Funkp eilkompens ator
Bekanntlich kann man die Richtung einer einfallenden
Welle auch ohne mechanisches Drehen einer Empfangsanordnung bis zur Anzeige des
Maximums oder eines Minimums ermitteln. Dies geschieht für das gerichtete Empfangen
durch künstliche Kompensation mit Hilfe veränderbarer elektrischer Verzögerungsketten,
die zwischen der dann feststehenden Empfängeranordnung und dem Anzeigeinstrument
eingeschaltet sind. Jeder Stellung dieses Kompensators entspricht eine bestimmte
Richtung in der Peilebene, für welche die Empfangseinrichtung in Phase ist. Um die
Richtung der einfallenden Welle zu finden, hat man bei feststehender Empfangsanordnung
jetzt nur den Kompensator zu drehen und an diesem den Peilwinkel abzulesen.
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Das mit dem Kompensator durchgeführte Peilverfahren beruht darauf,
daß die von zwei oder mehreren Empfangsmitteln erzeugten Ströme in Phase gebracht
werden und die Peilrichtung aus der Größe der Verzögerung ermittelt wird, die notwendig
ist, um Phasengleichheit einzustellen.
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In entsprechender Weise verfährt man beim gerichteten Funksenden.
Wenn bei Gruppenanordnungen von in bestimmten Abständen voneinander aufgestellten
Einzelantennen diese durch Schwingungen, die eine gewisse, mit Verzögerungsketten
hergestellte Phasenverschiebung gegeneinander besitzen, erregt werden, so ergeben
sich infolge der Interferenzwirkung Richteffekte derart, daß in bestimmten, durch
die Phasenbeziehungen gegebenen Richtungen
sich die Wirkungen addieren,
während sie sich in anderen Richtungen aufheben.
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Bei den bekannten Kompensatoren, wie sie zum Ausgleich von Zeit-
bzw. Phasenunterschieden zwischen gleichartigen Schwingungen bei der Peilung Verwendung
finden, bestehen die Verzögerungsketten aus einer Anzahl von im allgemeinen gleichgebauten
T- oder s-Gliedern, die Selbstinduktion und Kapazität (vgl. hierzu die Fig. I) enthalten
und so zusammengesetzt sind, daß konzentrierte Selbstinduktivitäten L in Reihe und
konzentrierte Kapazitäten C parallel geschaltet sind. Die je Glied der Kette gegebene
zeitliche Verzögerung ist dann gleich j,'L. C. Das Anzeigeglied muß dabei zweckmäßig
eine gegen die Grenzwellenlänge kleine elektrische Länge aufweisen.
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Die Einstellung der mit Verzögerungsketten arbeitenden Kompensatoren
erfolgt im allgemeinen durch Zu- oder Abschalten von Kettengliedern oder durch Veränderung
der Kapazität der Kondensatoren C. Bei der Zuschaltung von Kapazität wird nun die
resultierende elektrische Länge L erhöht, in gleichem Maße wird aber dabei auch
der resultierende Wellenwiderstand herabgesetzt, und umgekehrt.
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Die dabei mit auftretende Änderung des Wellenwiderstandes ist jedoch
im Hinblick auf die einmal getroffene Anpassung der Schaltung sehr nachteilig.
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Die bekannte Kompensatoranordnung hat somit den Nachteil, daß sich
für eine bestimmte Aufgabe sehr viele Kettenglieder ergeben, da die größte zulässige
Änderung des Wellenwiderstandes die mögliche Veränderung des Winkdmaßes a f bedingt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, diese
Schwierigkeiten zu beheben, um bei den mit Verzögerungsketten betriebenen Kompensatoren
für die Funkpeilung eine Laufzeitverstellung mit geringer Änderung des resultierenden
Wellenwiderstandes 3 zu gewinnen.
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Dies wird bei einem Funkpeilkompensator erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß in den Gliedern der Verzögerungskette an Stelle konzentrierter Induktivitäten
undloder konzentrierter Kapazitäten feste oder veränderbare homogene Leitungsstücke
als Vierpolelemente benutzt werden. Diese Leitungsstücke können dabei aus Paralleldrahtleitungen
oder konzentrischen Rohrleitungen bestehen.
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Aus den nachstehend angegebenen Rechnungen ist zu ersehen, in welcher
Weise derWellenwiderstand 8 von den elektrischen Eigenschaften des Kettengliedes
abhängig ist. Der Wellenwiderstand ist bekanntlich der Dimension nach ein gerichteter
Widerstand, dessen Winkel zwischen + 7t14 und - irk liegt.
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In den folgenden Rechnungen bedeuten 3 den Wellenwiderstand des homogenen
Leitungsstückes, 3 den resultierenden Wellenwiderstand des gesamten Vierpolgliedes
bzw. Kettengliedes mit einem homogenen Leiterstück, a t stellt für die homogene
Leitung den Phasenunterschied der Welle auf dem Stück von der Länge [ dar und wird
als Winkelmaß dieses Stückes bezeichnet, a L stellt für den gesamten Vierpol den
Phasenunterschied der Welle auf diesem Stück dar.
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Die Größe B hat die Bedeutung, daß sie den Verlust des Stromes oder
der Spannung oder die Hälfte dieses Verlustes für die Leistung mit Bezug auf den
Wert an der Eintrittsstelle beim Durchlaufen der Längeneinheit der Leitung anzeigt.
Die Größe ß ist also eine Dämpfungskonstante und ist im vorliegenden Falle vernachlässigbar.
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Das in den Formeln auftretende Produkt p f nennt man das Dämpfungsmaß
eines Leitungsstückes von der Länge I. Die Größe y, welche a und ß gemäß der Beziehung
y = j zu a + fl zusammenfaßt, heißt Fortpflanzungskonstante und j L = g das Fortpflanzungsmaß.
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Ferner ist mit x0 der mit der konzentrierten Kapazität C entstehende
kapazitive Widerstand eingeführt.
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In der bekannten Art nach der Vierpoltheorie läßt sich für ein Kettenglied
der Wert des resultierenden Wellenwiderstandes 3 und die resultierende elektrische
LängeL ermitteln. Dann ist
wobei die Verluste der homogenen Leitung und des Kondensators xc vernachlässigt
sind.
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Aus der Bedingung des reellen 8 und des imaginären g 1, L, d. h.
für die Verlustfreiheit des gesamten Vierpoles, ergibt sich daraus folgende Grenzbedingung:
Für einzelne Werte von a I ist in der Fig. 3 a sowie in der Fig. 3 b der Verlauf
des Verhältnisses des resultierenden Wellenwiderstandes zum Wellenwiderstand 3 der
homogenen Leitung bzw. des resultierenden Winkelmaßes a L in Abhängigkeit vom Verhältnis
des Wellenwiderstandes 3 der homogenen Leitung zum kapazitiven Widerstand xc dargestellt.
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Dabei zeigt sich in der Fig. 3 a, daß es für/0 ein Minimum gibt, in
dessen Bereich sich der Wert für 3 bei konstantem 3 nur wenig ändert, was zu beweisen
war.
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Die Abb. 3b zeigt, daß aber in diesem Bereich auch eine Änderung
von a L noch vorhanden ist und daß der Umkehrpunkt in der Nähe von a L = go" liegt.
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Es gibt nun zwei Möglichkeiten, einen passenden Bereich aus den Kurvenscharen
der Fig. 3 a und 3b für den Kompensator zu verwenden.
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Verwendet man z. B. eine homogene Leitung, deren Winkelmaß a L =
75" ist, so bleibt das Verhältnis von 3/3 bis auf 3 0/, konstant, wenn man das Verhältnis
von 3/%o im Bereich von o bis o, 6 variiert. Dabei ändert sich die elektrische LängeL
von 75 bis 1100 (s. Fig. 3b). Läßt man eine größere Änderung von 3 zu, so kann man
die Länge der homogenen Leitung kleiner wählen, z. B. 60". Dann ist 3/3 auf j I3
0/o im Bereich von o bis I,4 31Xc konstant und die elektrische Länge L, im Winkelmaß
gemessen, ändert sich dabei von 60 bis 1400.
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Bei größeren zulässigen Änderungen von 3 kann man also die elektrische
Länge des Vierpols in größeren Bereichen variieren. Diese beiden Betriebsfälle sind
dadurch charakterisiert, daß man Z/xc von Null beginnen läßt und daß dementsprechend/von
I beginnt.
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Die zweite Möglichkeit besteht darin, daß man nur den Bereich des
Minimums der Kurve 3/3 als Funktion von alxc ausnutzt, z. B. bei der Länge der homogenen
Leitung a [= 45" den Bereich von alxc von 0,5 bis I,3, in welchem sich der Wert
8/0 von 0,75 über 0,70 auf 0,75 ändert. Dabei ändert sich die elektrische Länge
a L im Winkelmaß gemessen von 70 bis 1000 (s. Fig. 3 b). Auch hier ist wieder die
ausnutzbare elektrische Längenänderung durch die zulässige 3Änderung bedingt.
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Das Verhältnis von 3/3 < I kann zweckmäßig sein, wenn man als
homogene Leitung nicht eine Lecherleitung oder konzentrische Rohrleitung, sondern
eine der bekannten Laufzeitspulen als Element des Vierpoles benutzt, da deren 3
meist sehr groß ist und es erwünscht ist, den Kompensator mit kleinem resultierenden
Wellenwiderstand, wie er etwa dem der Kabel entspricht, auszuführen.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, für das auch die vorstehend durchgeführte
Rechnung gilt, ist das Längsglied eine homogene Leitung, und zwar eine aus Außenleiter
und Innenleiter bestehende Rohrleitung, und das Querglied eine konzentrierte Kapazität
(xc). Man kann dabei natürlich auch die Kapazität xc durch eine homogene Leitung
ersetzen. Die für xc eingesetzte homogene Leitung ist dann wieder entweder eine
Lecherleitung oder ein konzentrischer Rohrleiter oder ein homogenes kapazitives
Laufzeitglied bekannter Art.
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Für den den Fig. 3 a und 3 b zugrunde liegenden Teil ist in Fig.
4 noch dargestellt a L in Abhängigkeit von 3/3.