-
Überlagerungsempfänger für bzw. mit Suchempfang Die Erfindung betrifft
Überlagerungs- bzw. Zwischenfrequenzempfänger für bzw. mit Suchempfang, insbesondere
für elektromagnetische Schwingungen des Dezimeter- oder Zentimeterwellerrlängengebietes.
Insbesondere ist die Erfindung darauf gerichtet, eine Überlagierungsempfangseinrichtung
zu schaffen, die unabhängig von der Modulationsart der zu empfangenden Schwingungen
in einem großen Frequenzbereich auf elektromagnetische Schwingungen anspricht und
insbesondere die Frequenz der empfangenen, von, einem unbekannten Sender herrührenden
Schwingungen selbsttätig anzeigt.
-
Um einen Überlagerungsempfänger, der mit Zwischenfrequenzverstärkung
und mit einer festen Überlagerungsfrequenz arbeitet, in einem bestimmten Frequenzbereich
empfangsbereit zu halten bzw. um mit dem Empfänger einen bestimmten Frequenzbereich
überwachen zu können, muß die Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers mindestens
gleich der Breite des zu überwachenden Frequenzbereiches gewählt werden. Ist der
zu überwachende Frequenzbereich groß, z. B. gleich iooo MHz, dann ist die erforderliche
Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers ebenfalls groß. Im genannten Fall muß
die Bandbreite des Zwischenfrequenzver.stärkers mindestens gleich iooo MHz sein.
Von der Bandbreite des Zzvischenfrequenzverstärkers ist nun auch das sogenannte
Röhrenrauschen bzw. die Röhrenspannung abhängig, und
zwar derart,
daß mit großer Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers die Rauschspannung zunimmt.
Eine Zunahme der Rauschspannung bedeutet eine Abnahme der Empfangsempfindlichkeit.
Weiter ist der Verstärkungsgrad pro Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers um so
kleiner, je breiter das zu verstärkende Band ist. Daraus geht hervor, daß, abgesehen
von den technischen Schwierigkeiten, welche die Herstellung eines Zwischenfrequenzverstärkers
mit großer Bandbreite bereitet, der zu überwachende Bereich nicht sehr groß gewählt
werden kann, wenn eine einigermaßen empfindliche Empfangsvorrichtung geschaffen
werden soll.
-
Eine weitere Schwierigkeit bei der Überwachung eines bestimmten Frequenzbereiches
mit Hilfe eines Überlagerungsempfängers besteht .darin, daß der Überlagerungsempfänger
nur auf entsprechend der Demodulationseinrichtung des Empfängers modulierte Schwingungen
anspricht. Wenn z. B. die empfangenen Schwingungen frequenzmoduliert sind, die Demodulationseinrichtung
des Überlagerungsempfängers aber für amplitudenmodulierte Schwingungen eingerichtet
ist, spricht der Empfänger auf die empfangenen Schwingungen gar nicht oder sehr
schlecht an.
-
Es ist nun bereits bekannt, zur Erhöhung der Frequenzkonstanz und
zur Beseitigung von elektrostatischen Störungen bei Telegraphieempfangsanlagen mit
Fremdüberlagerung die konstante @berlagererschwingung mit einer konstanten, insbesondere
innerhalb des Hörbereiches liegenden Schwingung zu modulieren (USA.-Patentschrift
131 ro9). Weiter ist ein Suchempfänger bekannt, bei dem die Zwischenfrequenz selbst
zur Anzeige ausgenutzt wird und mit dem die Feststellung der Frequenz der Schwingungen
eines unbekannten Senders möglich ist.
-
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, einen Suchempfänger zu schaffen,
mit dem ohne größeren zusätzlichen Aufwand sowohl ein Such- als auch ein Abhörempfang
eines unbekannten Senders möglich ist. Dies ist durch die Kombination folgender,
an sich (wenn auch zum Teil für andere Zwecke) bekannter Maßnahmen erreicht: Erstens
wird die Frequenz der Überlagererschwingung innerhalb der Grenzen des Suchbereiches
stetig und periodisch geändert. und zweitens wird die Gberlagererschwingung mit
einer von den zu empfangenden Schwingungen unabhängigen, nur bei Aufnahme von Schwingungen
von außen her im Ausgang des Empfängers nachweisbaren Kennung, insbesondere einer
überhörbaren oder hörbaren Modulationsfrequenz, moduliert.
-
Die Änderung der Grundfrequenz des Überlagerers erfolgt vorzugsweise
selbsttätig. Die Antriebsvorrichtung für die periodische und stetige Änderung der
Uberlagererfrequenz (Oszillatorschwingungen) ist zweckmäßig so ausgebildet, daß
die Geschwindigkeit, mit welcher der Überlagerer den zu überwachenden Frequenzbereich
überstreicht (Abtastgeschwindigkeit) einstellbar ist. . Bildet nun der Überlagerer
mit irgendeinem unbekannten Sender eine Zwischenfrequenz, dann ist diese Zwischenfrequenz
bei geeigneter Wahl von Modulationsgrad und Amplitudengröße der Hilfsschwingung
entsprechend der Kennung des Überlagerers moduliert, unabhängig davon, in welcher
Weise eine Nachricht .der Trägerfrequenz des unbekannten Senders aufgedrückt ist.
Ist z. B. die Schwingung des Überlagerers mit einer festen Tonfrequenz amplitudenmoduliert,
dann ist die gebildete Zwischenfrequenz gleichfalls amplitudenmoduliert. Diese wohlgemerkt
durch den Überlagerer und im Rhythmus der Kennung des Überlagerers modulierte Zwischenfrequenz
wird nach Verstärkung in einem Zwischenfrequenzverstärker auf einen Gleichrichter
übertragen, auf den in üblicher Weise ein Niederfrequenzverstärker folgen kann.
Da nun, solange im überwachten Frequenzbereich kein Sender einfällt, keine Zwischenfrequenz
gebildet wird und da weiter der Zwischenfrequenzverstärker für die Frequenz des
Überlagerers und für die Kennung des Überlagerers allein undurchlässig ist, gelangt
die Überlagerermodulationsfrequenz nicht in den Ausgangskreis des Niederfrequenzverstärkers,
solange im überwachten Biereich kein unbekannter Sender arbeitet. Wenn die Überlagerermodulationsfrequenz
in den Ausgangskreis des Niederfrequenzverstärkers gelangt, dann kann also daraus
auf die Anwesenheit eines Senders innerhalb des zu überwachenden Bereiches geschlossen
werden.
-
Wird der Niederfrequenzverstärker selektiv ausgebildet, derart, daß
dieser Verstärker (Resonanzverstärker) nur für die von den zu empfangenden Schwingungen
unabhängige Kennung des überlagerers durchlässig ist, so wird dadurch die Empfindlichkeit
der Empfangsvorrichtung erhöht. Weiter bringt diese Maßnahme im Zusammenhang mit
dem selektiven Zwischenfrequenzverstärker den Vorteil mit sich, daß, wenn die Kennung
des Überlagerers in den Ausgangskreis des Niederfrequen7verstärkers bzw. des Resonanzverstärkers
gelangt, mit unbedingter Sicherheit auf die Anivesenheit eines Senders im überwachten
Frequenzhereich geschlossen werden kann.
-
Es ist zweckmäßig, an den NTiederfrequenzverstärker bzw. an den Resonanzverstärker
ein Relais und eine Anzeigevorrichtung, z. B. eine Signallampe, anzuschließen. Die
Anzeigevorrichtung bzw. die Signallampe zeigt an, wenn ein unbekannter Sender in
dem überwachten Freqenzbereieh elektromagnetische Schwingungen aussendet. Das zusammen
mit dieser Anzeigevorrichtung arbeitende Relais wird so geschaltet, daß die Antriebsvorrichtung
für die periodische und stetige Änderung der Frequenz des Überlagerers selbsttätig
in dem Zeitpunkt außer Betrieb gesetzt wird, in dem z. B. das Aufleuchten der Signallampe
die Anwesenheit eines unbekannten Senders im überwachten Frequenzbereich anzeigt.
Die Zeitkonstanten der Anzeigevorrichtung und des Relais können so gewählt werden,
daß die gebildete Zw chenfrequenz innerhalb der Bandbreite des
Zwischenfrequenzverstärkers
liegt. Aus der jeweiligen Stellung des Überlagerers kann dann die Trägerfrequenz
des unbekannten Senders ermittelt werden.
-
In vielen Fällen ist es ausreichend, wenn die Anwesenheit und die
Frequenz eines unbekannten Senders in einem zu überwachenden Frequenzbereich ermittelt
sind. Wird darüber hinaus nun noch die verständliche Abhörbarkeit des unbekannten
Senders gewünscht, dann kann diese durch besondere Zusatzgeräte erreicht werden.
Nachdem einmal die Trägerfrequenz des unbekannten Senders ermittelt ist, bereitet
dieses keine Schwierigkeiten mehr, da durch Ausprobieren die Modulationsart, z.
B. Amplituden-, Frequenz-, Phasenmodulation, der Schwingungen des unbekannten Senders
ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck sind an den Zwischenfrequenzverstärker eines
auf die ermittelte Trägerfrequenz abgestimmten Überlagerungsempfängers nacheinander
verschiedene Demodulationseinrichtungen anzuschließen.
-
Es ist nicht unbedingt notwendig, daß neben dem zum Aufsuchen des
unbekannten Senders dienenden t`berlagerungsempfänger noch ein besonderer, mit den
Zusatzgeräten zum verständlichen Abhören versehener Überlagerungsempfänger vorgesehen
ist. Die Einrichtung kann in vorteilhafter Weise auch so getroffen werden, daß in
dem Augenblick, in dem die Anwesenheit eines unbekannten Senders ermittelt ist,
außer der Antriebsvorrichtung für die stetige und periodische Änderung der Eigenfrequenz
des überlagerers durch das obenerwähnte Anzeigerelais selbsttätig auch diejenige
Vorrichtung des Überlagerers außer Tätigkeit gesetzt wird, welche die Modulation
der Schwingung des Überlagerers bewirkt. Die Zusatzgeräte zum verständlichen Abhören
bzw. zur Feststellung der Modulationsart der von dem unbekannten Sender ausgesandten
Schwingungen sind dann an das eigentliche Üherwachungsgerät anzuschließen.
-
Bei dem Überwachungsgerät nach der Erfindung ist wegen der geringen
Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers und der des Ausgangsresonanzverstä,rkers
das Röhrenrauschen bzw. die Rauschspannung in der eigentlichen 'Empfangsröhre sehr
gering und der Verstärkungsgrad je Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers bzw. des
Resonanzverstärkers hoch. Dementsprechend ist die mit den erfindungsgemäßen Überwachungsgeräten
zu erzielende Empfangsempfindlichkeit selbst bei wenig Verstärkerstufen groß. Um
diese hohe Empfangsempfindlichkeit voll ausnutzen zu können, sind gemäß der weiteren
Erfindung zur genauen spannungs- und temperaturunabhängigen Konstanthaltung der
Überlagerermodulationsfrequenz frequenzstabilisierende Mittel, beispielsweise Quarzkristalle,
vorgesehen, die entsprechend der verwendeten Überlagerermodulationsfrequenz bemessen
sind. In gleicher Weise kann weiter die Resonanzlage des Ausgangsresonanzverstärkers
genau und temperatur- und spannungsunabhängig festgelegt werden. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Schwingung des Überlagerers amplitudenmoduliert.
Natürlich kann die Schwingung auch frequenzmoduliert, phasenmoduliert oder auf andere
Weise moduliert sein. In jedem Fall muß eben der auf den Zwischenfrequenzverstärker
folgende Teil der jeweiligen Modulationsart des Überlagerers angepaßt sein. Ist
z. B. die Schwingung des Überlagerers frequenzmoduliert, dann folgt auf den Zwischenfrequenzverstärker
eine Einrichtung, welche die frequenzmodulierte Zwischenfrequenz in eine amplitudenmodulierte
Zwischenfrequenz umwandelt. Die umgewandelte ampl:itudenmodulierte Zwischenfrequenz
isst dann. wie oben beschrieben weiterzubehandeln.
-
In der Zeichnung ist ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Mit r sind die Empfangsantenne und deren Zuleitung zu dem Mischorgan
2 bezeichnet, das in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung von einem
praktisch allseitig von Metallflächen begrenzten Hohlraum gebildet wird, an den,
wie in der Abbildung bei 3 angedeutet, ein Kristalldetektor oder eine Glühdiode
oder beispielsweise auch eine Mischhexode angekoppelt ist. Mit dem Mischorgan 2
ist weiter der Überlagerer (Oszillator) q. verbunden, dessen Schwingungen erfindungsgemäß
mit einer besonderen Kennung versehen sind. Im vorliegenden Fall geschieht diese
Kennung mit Hilfe des Generators 5, der eine frequenzkonstante Schwingung im besonderen
in Höhe mittlerer Tonfrequenz liefert, mit welcher die Schwingungen des Oszillators
moduliert sind. Die Schwingungen des Überlagerers q. können nun mit dieser festen
Frequenz amplituden-, phasen- oder frequenzmoduliert sein. Vorzugsweise wird jedoch
die tberlagererschwiiigung amplitudenmoduliert. Der Modulationsgrad und die Amplitudengröße
der von dem Generator 4. erzeugten überlagerungsschwingung sind dabei so zu wählen,
daß (bei vorgegebener Kennlinie des Mischorgans 2) eine ausreichende Steilheitsänderung
an der Kennlinie des Mischorgans und damit eine Modulation der gebildeten Zwischenfrequenz
auftritt. Der Überlagerer q. ist nun weiter mit einer Vorrichtung versehen, die
es gestattet, vorzugsweise selbsttätig, die Grundfrequenz des überlagerers innerhalb
vorgeschriebener Grenzen periodisch und stetig zu ändern. In der Abbildung ist für
den Fall der selbsttätigen Regelung lediglich bei 6 der Antriebsmotor dieser Vorrichtung
angedeutet. Der auf das Mischorgan 2 folgende Zwischenfrequenzverstärker 7, der
zweckmäßig mehrstufig ausgeführt ist, ist sowohl für die Schwingung des Überlagerers
q. als auch für dessen von dem Generator 5 erzeugte Modulationsschwingungen undurchlässig.
Um die Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers 7 gering halten zu können, ist
es zweckmäßig, Mittel zur Kleinhaltung der Bandbreite der modulierten, insbesondere
amplitudenmodulierten Überlagererschwingungen vorzusehen. Beispielsweise kann zu
diesem Zweck der Überlagerer fremdgesteuert werden. An den Zwischenfrequenzverstärker
7 schließt sich der zweite
Gleichrichter B. z. B. eine Glühdiode
oder eine Dreielektrodenröhre in Bremsfeldschaltung, an. An den Ausgangskreis des
zweiten Gleichrichters 8 ist der Verstärker 9 angeschlossen. Auf diesen gegebenenfalls
selektiven Verstärker (Resonanzverstärker) folgen ein weiterer Gleichrichter io,
ein Relais i i und eine Anzeigevorrichtung 12. Das Relais i i ist so geschaltet.
daß in dem Augenblick, in dem die Überlagerermodulationsfrequenz in den Ausgangskreis
des Resonanzverstärkers gelangt, die Anzeige- bzw. Alarmvorrichtung 12, die z. B.
aus einer Signallampe oder einem Telefon besteht, in Tätigkeit versetzt wird und
weiter die Antriebsvorrichtung 6 des überlagerers .I selbsttätig außer Betrieb gesetzt
wird. Aus dem Ansprechen der Anzeigevorrichtung i2 kann auf die Anwesenheit eines
Senders innerhalb des von dem Überlagererq. überstrichenen Frequenzbereiches geschlossen
werden, und aus der Abschaltstellung der Antriebsvorrichtung 6 des Überlagerers
q. kann, gegebenenfalls unter Verwendung einer geeichten Skala, die Trägerfrequenz
dieses Senders abgelesen werden.
-
Wird die Schwingung des überlagerers nicht amplitudenmoduliert, sondern
z. B. frequent- oder phasenmoduliert, dann ist zwischen den Zwischenfrequenzverstärker
7 und den zweiten Gleichrichter 8 eine Vorrichtung zu schalten, welche auf an und
für sich bekannte Weise die frequent- oder phasenmodulierte Zwischenfrequenz in
eine amplitudenmodulierte Zwischenfrequenz umwandelt. In jedem Fall sind aber der
Modulationsgrad und die Amplitudengröße der von dem Überlagerer .I erzeugten Hilfsschwingung
in Abhängigkeit von der Kennlinie des Mischorgans 2 so zu wählen, daß die gebildete
Zwischenfrequenz auch tatsächlich in der gewünschten Weise moduliert ist.
-
Für die Generatoren d. und 5 können Elektronenröhrenanordnungen in
Rückkopplungsschaltung, Bremsfeldschaltung oder auch in der Magnetronschaltung in
Anwendung kommen. Insbesondere werden mit Vorteil für die Generatoren q. und 5 Elektronenröhrenanordnungen
angewendet, die mit einem oder mehreren praktisch allseitig von Metallflächen begrenzten
Resonatoren ausgestattet sind. Derartige Hohlraumresonatoren sind anderweitig beschrieben.
-
Bei Verwendung eines solchen IT-ohlraumresonators für den Überlagerer
kann die periodische und stetige Frequenzänderung dieses Generators in einfacher
Weise durch mechanische Verstellung der den Hohlraum bzw. der einen Zusatzhohlraum
begrenzenden Metallflächen vorgenommen werden. Einrichtungen dieser Art sind bereits
ausführlich beschrieben. Die Frequenzänderung kann jedoch auch mit Hilfe eines im
Feldraum des Resonators beweglich, insbesondere drehbar angeordneten Verdrängungskörpers
erreicht werden. In beiden Fällen kann für die Verstellung Handbetrieb oder ein
-Motorantrieb vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann die Einrichtung auch so getroffen
werden, daß die Antriebsvorrichtung für die mechanische Verstellung des Resonators
bzw. des Verdrängungskörpers gleichzeitig die Betriebsspannungen des Generators
derart ändert bzw. steuert, daß der Generator dauernd optimale Energie liefert.
-
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Elektronenröhrenanordnungen
der Generatoren 4. und q mit frequenzstabilisierenden Mitteln zur genauen spannungs-
und temperaturunabhängigen Konstanthaltung ihrer Eigenfrequenzen versehen. Im besonderen
sind auch Mittel zur temperatur- und spannungsunabhängigen Iionstanthaltung der
Resonanzlage des Ausgangsresonanzverstärkers 9 angewandt.
-
`'Wird nun außer der Frequenz des unbekannten Senders noch die verständliche
Abhörbarkeit des unbekannten Senders gewünscht, dann kann diese durch einen weiteren
Überlagerungsempfänger, der auf die ermittelte Frequenz abgestimmt ist, erreicht
werden. Dieser Überlagerungsempfänger ist mit verschiedenen Demodulationseinrichtungen
auszustatten, mit Hilfe deren zunächst die Modulationsart des unbekannten Senders
zu ermitteln ist. Wie schon erwähnt, können diese Demodulationseinrichtungen jedoch
auch unmittelbar an den erfindungsgemäßen überlagerungsempfänger, und zwar in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel an den Zwischenfrequenzverstärker 7, angeschlossen
werden.
-
Die Cberlagerungsempfangseinrichtung nach der Erfindung wird mit Vorteil
in den Fällen angewandt, iii denen innerhalb eines großen Frequenzbereiches die
Anwesenheit unbekannter Sender festzustellen ist. Da die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung
unabhängig von der Modulationsart der unbekannten Sender arbeitet, bietet sie die
unbedingte Gewähr, daß in dem vorgegebenen Frequenzbereich lediglich durch ein Gerät
auch tatsächlich jeder Sender festzustellen ist. Dieses ist auch insofern von Bedeutung,
als in vielen besonders gelagerten Fällen allein die Feststellung, daß auf einer
bestimmten Wellenlänge ein unbekannter Sender arbeitet, ausreichend ist bzw. weitere
wichtige Ermittlungen ermöglicht. Beispielsweise kann, wenn mehrere nach Art der
Erfindung ausgebildete Suchgeräte zusammenarbeiten, der Ort bzw. die Entfernung
des unbekannten Senders vom eigenen Standort ermittelt werden. Das Zusammenarbeiters
mehrerer Suchstationen geschieht am besten über eine Zentralstation, welcher die
einzelnen Suchstationen ihre Wahrnehmungen mitteilen. In dieser Zentralstation befinden
sich dann mit Vorteil die zum eigentlichen Abhören notwendigen Zusatzgeräte. Dabei
kann so vorgegangen werden, daß eine Abteilung der Zentralstelle lediglich die Modulationsart
der unbekannten Sender ermittelt, während eine andere Abteilung, nachdem der Ort,
die Wellenlänge und die Modulationsart des unbekannten Senders bestimmt sind, die
von dem unbekannten Sender ausgesandte Nachricht abhört.
-
Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Ausbildung eines gewöhnlichen,
mit Zwischenfrequenzempfang arbeitenden Überlagerungsempfängers als Such- bzw. als
Such- und Abhörgerät. Zu diesem "Zweck ist der Überlagerer mit einer Einrichtung
zu
\-ersehen. welche es gestattet. die Schwingungen des Überlagerers mit einer vorbestimmten
Kennung (Frequenz) zu modulieren, und es ist weiter in einer an den auf den Zwischenfrequenzverstärker
folgenden Gleichrichter angeschlossenen Abzweigleitung der erwähnte Resonanzverstärker
anzuordnen. Gegebenenfalls sind noch Zusatzgeräte vorgesehen. mit welchen die Modulationsart
der unbekannten Sender festgestellt werden kann. Das Abhören der von dem unbekannten
Sender ausgesandten Nachricht kann dann nach Abschaltung der Modulationseinrichtung
des Überlagerers mit diesem Empfänger selbst vorgenommen werden.