DE970122C - Einrichtung zur Zeichenuebermittlung mittels ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlaengengebietes - Google Patents
Einrichtung zur Zeichenuebermittlung mittels ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen des Dezimeter- oder ZentimeterwellenlaengengebietesInfo
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Description
(WiGBI. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 21. AUGUST 1958
(Ges. v. 15. 7. 1951)
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Zeichenübermittlung mittels ultrahochfrequenter
elektrischer Schwingungen des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlängengebietes von einer hoch aufgestellten
Sendestation nach einer ebenfalls hoch aufgestellten Empfangsstation hin an einer reflektierenden
Fläche, insbesondere einer Wasserfläche, entlang.
Bei den sehr kurzen Wellen stört die Interferenz von direktem und reflektiertem Strahl. Es gibt bekanntlich
Zonen, wo bei gegebener Wellenlänge, Entfernung und Aufstellungshöhe der Antennen kein
Empfang vorhanden ist. Zur näheren Erläuterung diene die Abb. i. Darin ist P eine ebene Fläche, auf
der eine Sende- und eine Empfangsstation aufgestellt sind, zwischen denen eine Funkverbindung zustande
kommen soll. Der Strahler des Senders ist mit A5 und der Strahler des Empfängers mitAe bezeichnet.
Die beiden Antennen sind nur schematisch dargestellt und durch je ein Kreuz angedeutet. Die
beiden Antennen seien beide etwa io bis loom über
der ebenen Fläche P angeordnet. Die mit einer Nachrichtenverbindung zu überbrückende Entfernung
zwischen As und Ae betrage beispielsweise ioo km.
Die Dielektrizitätskonstante bzw. die Leitfähigkeit der Fläche P sei sehr groß, so daß an der Fläche P
eine Reflektion stattfindet. In dem Raum zwischen As und Ae oberhalb der Fläche P befinde sich Luft
als Dielektrikum. Praktisch kann das angedeutete Beispiel dadurch realisiert sein, daß P die Wasser-
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oberfläche· eines Meeres ist, auf dem sich in der angenommenen
Entfernung zwei Schiffe befinden, von denen das eine die Sendestation mit dem Sendestrahler
A3 und das andere die Empfangsstation mit dem Empfangsstrahler Ae trägt. Von dem Sendestrahler
As gelangt dann der punktiert gezeichnete direkte
Strahl auf den Empfangsstrahler Ae. Außerdem
kann aber noch auf den Empfangsstrahler ein durch Reflexion an der Fläche P zustande kommender
ίο Strahl gelangen. Der Weg des reflektierten Strahles
ist gestrichelt gekennzeichnet. Es tritt daher ein Empfangsminimum auf der Empfangsstation auf,
wenn der Weg des reflektierten Strahles (A3-P-A1,)
um η · λ größer als die direkte Entfernung As-Ae
ist. Hierbei bedeutet η eine ganze Zahl und λ die Betriebswellenlänge.
Es tritt nämlich ein Phasensprung von 180° bei der Reflexion an der Reflexionsebene P auf, so daß sich beide Strahlen (der direkte
Strahl und der reflektierte Strahl) am Empfangs strahler Ae aufheben.
Obwohl diese Ausbreitungsverhältnisse der ultrakurzen Wellen bekannt sind, hat man bisher noch
nicht die Folgerung daraus gezogen, die Sende- und Empfangsstrahler in der erfindungsgemäßen Weise
anzuordnen.
Der Sendestrahler und der Empfangsstrahler können zum Beispiel Rundstrahler in Form von Stabantennen
oder Richtstrahlern, z. B. in Form eines in einem Parabolspiegel angeordneten Dipols, sein
oder aus je einem Flächenstrahler oder je einer Gruppenanordnung von Flächenstrahlern bestehen.
Um eine größere Reichweite zu erzielen, können der Sendestrahler und der Empfangsstrahler in solcher
Höhe über der reflektierenden Fläche angeordnet werden, daß die Schwingungen eines an der reflektierenden
Fläche reflektierten Strahles phasengleich mit den Schwingungen des direkt von der
Sendestation nach der Empfangsstation gelangenden Strahles auf dem Empfangsstrahler ankommen.
Zweckmäßig werden die Aufstellungshöhen der beiden Strahler gleich groß und derart gewählt, daß die
Wegdifferenz der beiden Ausbreitungswege (direkter Strahl und reflektierter Strahl) eine halbe Wellenlänge
der Betriebsfrequenz beträgt. Es tritt zwischen den beiden Strahlen keine Auslöschung am Empfangsstrahler
ein, sondern die beiden Strahlen summieren sich. Dies gilt für eine bestimmte Entfernung,
und die so gewählten Verhältnisse können beispielsweise auf die größte Entfernung zugeschnitten
sein, die zwischen den beiden Stationen überbrückt werden soll.
Für Zwecke des Weitverkehrs mittels Kurzwellen ist es bekannt, um Schwunderscheinungen zu begegnen,
mehrere Richtstrahleranordnungen in horizontalem Abstand von etwa 20 bis 40 Wellenlängen
zum Mehrfachempfang zu verwenden. Bei auftretendem Fading ist dann in den weitaus meisten Fällen
die Empfangsfeldstärke bei wenigstens einer Antennengruppe ausreichend, um noch Empfang zu ermöglichen.
Bei der Anordnung nach der Erfindung handelt es sich dagegen um eine Einrichtung zur Zeichenübertragung
mittels ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlängengebietes
entlang einer zwischen zwei vorzugsweise beweglichen Sende- und Empfangsstationen
sich ausdehnenden reflektierenden Fläche, insbesondere einer Wasserfläche, bei der die
Empfangsstrahler in solcher Höhe über der reflektierenden Fläche angeordnet sind, daß die Schwingungen
eines an der reflektierenden Fläche zurückgeworfenen Strahles phasengleich mit den
Schwingungen des direkt von der Sende- zur Empfangsstation gelangenden Strahles beim Empfangsstrahler ankommen. Gemäß der Erfindung werden
auf der Empfangsstation mehrere, vorzugsweise jedoch nur zwei, an getrennte Empfangsvorrichtungen
angeschlossene Empfangsstrahler in solchem Abstand übereinander so angeordnet, daß auch bei sich
ändernden Reflexionsbedingungen (Wanderung der Interferenzstreifen) wenigstens einer der Empfangsstrahler
den direkten und den an der Fläche reflektierten Strahl paktisch stets gleichphasig aufnimmt.
Beispielsweise bei der Verringerung der Entfernung zwischen Sender und Empfänger — wenn sich
die beiden beispielsweise als Stationsträger angenommenen Schiffe einander nähern ■—· treten Nullstellen
der Empfangsintensität auf. Um diese Nullstellen zu überbrücken, werden daher auf der Emp- go
fangsstation mehrere, vorzugsweise jedoch nur zwei, an getrennte Empfangsvorrichtungen angeschlossene
Empfangsstrahler aufgestellt, von denen der eine bei einer gegebenen (vorzugsweise der maximal
zu überbrückenden) Entfernung die Schwingungen des direkten Strahles gleichphasig empfängt, während
ein anderer bzw. der andere (zweite) Empfangsstrahler in solcher Höhe aufgestellt ist, daß er
beim Kürzerwerden der Entfernung und dementsprechend Abfallen der Empfangsintensität des
ersten Empfangsstrahlers auf den Wert Null allein den Empfang ermöglicht. Insbesondere wird nach
derErfindung der zweiteEmpf angsstrahler in solcher Höhe aufgestellt, daß er bei einer Entfernung von
der Sendestation bzw. dem Sendestrahler maximalen Empfang hat, die etwa die Hälfte bis etwa
ein Drittel (vorzugsweise etwa das o.ßSfache) derjenigen
Entfernung beträgt, bei der der erste Empfangsstrahler maximale Empfangsintensität besitzt.
Die Empfangsstrahler werden in vertikaler Riehtung übereinander angeordnet. Der der kürzeren
Entfernung entsprechende (zweite) Empfangsstrahler ist dann niedriger als der der größeren Entfernung
entsprechende (erste) Empfangsstrahler' aufzustellen und dementsprechend unterhalb desselben
anzuordnen.
Zur Erläuterung der Erfindung mögen die Abb. 2 und 3 dienen, in denen die Abhängigkeit von der
Entfernung e zwischen Sendestrahler und Empfangsstrahler die Empfangsintensität / von einigen
in verschiedener Höhe aufgestellten Empfangsstrahlern beispielsweise dargestellt ist.
In Abb. 2 stellt die ausgezogene Kurve die Empfangsintensität eines Empfangsstrahlers dar, der in
solcher Höhe aufgestellt ist, daß er bei der größten Entfernung, die zwischen den beiden Stationen in
Betracht kommen soll, maximalen Empfang hat, was etwa bei dem Wert £? = i,6 der Fall ist. Bei der Entfernung
e = ι würde dann die Empfangsintensität dieses (»ersten«) Empfangsstrahlers Null betragen;
bei kürzerer Entfernung nimmt sie wieder zu und durchläuft danach weitere Nullstellen. Es kommt
zunächst darauf an, die erstgenannte Nullstelle (bei e = i) zu überbrücken. Dieses kann mit Hilfe
eines zweiten Empfangsstrahlers geschehen, der in
ίο solcher Höhe aufgestellt ist, daß er etwa bei dem
Wert e = 0,65 ein Empfangsmaximum besitzt. Der Verlauf seiner Empfangsintensität ist in Abb. 2
durch die gestrichelt gezeichnete Kurve dargestellt. Man sieht, daß bei e = 1 und in der Umgebung dieses
Wertes die Empfangsintensität des zweiten Strahlers beträchtliche Werte besitzt und eine Funkverbindung
zwischen den beiden Stationen — ohne störende Nullstellen — bis zu verhältnismäßig kleinen
Werten von e herab ermöglicht ist, was für viele praktische Fälle ausreicht.
Andererseits erkennt man, daß bei dem Wert e = 0,5 beide Empfangsstrahler infolge Interferenz
zwischen reflektiertem und direktem Strahl ein Empfangsminimum besitzen, was stören würde,
wenn lückenlos auch bei diesen kürzeren Entfernungen die Funkverbindung vorhanden sein soll. Dieses
kann erreicht werden, indem der zweite Strahler in solcher Höhe aufgestellt wird, daß er bei einer an-■
deren Entfernung (als e = 0,65) ein Empfangsmaximum besitzt.
In Abb. 3 sind drei Beispiele veranschaulicht. Die ausgezogene Kurve zeigt, wie in Abb. 2, die Empfangsintensität
des ersten Empfangsstrahlers (mit einem Empfangsmaximum bei e — 1,6). Die übrigen
gestrichelt bzw. punktiert bzw. Strich-Punkt gezeichneten Kurven veranschaulichen die Empfangsintensität je eines zweiten Empfangsstrahlers, der
in solcher Höhe aufgestellt ist, daß sein erstes Empfangsmaximum (von der Stelle e = 1,0 aus betrachtet)
bei dem Wert e = 0,9 bzw. e = 0,7 bzw. e/0,6 liegt. Man sieht, daß man durch Zuhilfenahme eines
entsprechend aufgestellten zweiten Empfangsstrahlers auch die kürzeren und kürzesten Entfernungen
überbrücken kann, ohne daß etwa ein Inten sitätsminimum der ausgezogenen, dem ersten
Strahler entsprechenden Kurve mit einem Intensitätsminimum einer der übrigen Kurven zusammenfällt.
Gegebenenfalls kann man mehr als einen zusätzliehen Empfangsstrahler vorsehen, deren Aufstellungshöhe
so gewählt sind, daß sie ihre Intensitätsmaxima bei verschiedenen Entfernungen besitzen. Im allgemeinen werden nur zwei Empfangsstrahler
vorgesehen, so daß auf die einfache Weise das Überbrücken auch der kürzesten Entfernungen
ermöglicht ist.
An Stelle an die beiden Empfangsstrahler komplette getrennte Empfänger anzuschließen, kann man
dieEinrichtung so treffen, daß dieandiebeidenEmpfangsstrahler
angeschlossenen Einrichtungen den Niederfrequenzverstärker und bei Fremdüberlagerungsempfang
den Oszillator gemeinsam haben. Mischstufen und Zwischenfrequenzverstärker müssen
getrennt, also in doppelter Ausführung vorhanden sein.
Um bei Gegensprechbetrieb den Sendestrahler zu sparen, kann man einen der beiden Empfangsstrahler,
zweckmäßigerweise den höher aufgestellten Empfangsstrahler, gleichzeitig als Sendestrahler
verwenden. Hierbei kann vorteilhaft ein Richtungskoppler als Antennenweiche verwendet werden.
Ferner kann der Erfindungsgegenstand gleichzeitig —■ außer zur eigentlichen Nachrichtenübermittlung
— zur Beurteilung der Entfernung zwischen den Stationen bzw. zur Einhaltung einer vorgeschriebenen
Entfernung zwischen den beiden Stationen bzw. deren Trägern (Schiffen bzw. sonstigen
Fahrzeugen) benutzt werden. Zu diesem Zweck werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
an die beiden Empfangsstrahler vollständig getrennte Empfangseinrichtungen (gegebenenfalls mit
gemeinsamem Oszillator bei Fremdüberlagerungsempfang) angeschlossen und die beiden Empfangsstrahler
in solchen Höhen aufgestellt, daß bei einer vorgeschriebenen Entfernung beide Empfangsstrahler
bzw. Empfangseinrichtungen gleiche Intensität am Ausgang des Verstärkers ergeben, und bei einer
Änderung der Entfernung zwischen den beiden Stationen die auf den einen Empfangsstrahler zurückgehende
Empfangsintensität steigt und die auf den anderen Empfangsstrahler zurückgehende Empfangsintensität
abnimmt.
Bei Wechselsprechbetrieb, bei dem der Oszillator auch als Sender benutzt wird, wird zweckmäßig das
Gleichrichterorgan (Diode bzw. Duodiode) in einer Brückenschaltung angeordnet, um die Ausstrahlung
von Oszillatorschwingungen über den Strahler zu verhindern, da diese Ausstrahlung die effektive Ausstrahlungshöhe
vermindern und das Richtdiagramm in der Vertikalen aufblättern würde.
An Stelle einer Wasseroberfläche kann die reflektierende Fläche auch von dem Erdboden gebildet
werden. Der Erfindungsgegenstand ist überall da vorteilhaft anwendbar, wo durch die Erdoberfläche,
insbesondere eine ebene Erdoberfläche, ein reflektierter Strahl zustandekommt, der den Empfang des
direkten Strahles nachteilig beeinflussen könnte.
Der Erfindungsgegenstand ist beispielsweise auch für Funkverbindungen zwischen Flugzeugen vorteilhaft
anwendbar, insbesondere, wenn es sich darum handelt, die Funkverbindung in verhältnismäßig
niedriger Höhe über dem Erdboden oder über einer Wasserfläche aufrechtzuerhalten, so daß an dem
Erdboden oder an der Wasseroberfläche ein starker reflektierter Strahl zustandekommt.
Die Strahler, insbesondere die Empfangsstrahler, sind zweckmäßig Richtstrahler oder aus einzelnen
Richtstrahlern bestehende Gruppenstrahler. Der bzw. jeder Richtstrahler besteht vorteilhaft aus
einem Flächenstrahler.
Der Erfindungsgegenstand kann insbesondere auch in solchen Fällen vorteilhaft angewendet werden,
bei denen es sich darum handelt, daß von mehreren beweglichen Stationen (insbesondere Fahrzeugen,
vorzugsweise Schiffen) aus Funkverbindung, insbesondere Gegensprechverbindungen, nach
einer bestimmten Station (Führerstation), die insbesondere auch beweglich ist (Fahrzeug, vorzugsweise
Schiff), durchgeführt werden soll. In solchen Fällen ist es auch besonders wesentlich, außer der
eigentlichen Nachrichtenübermittlung (Telegraphie, Telephonie) gleichzeitig die Möglichkeit zu haben,
die Entfernung von den einzelnen Stationen zur Führerstation beurteilen zu können bzw. die Möglichkeit
zu haben, eine vorgeschriebene Entfernung der einzelnen Stationen von der Führerstation innehalten
zu können.
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHE:I. Einrichtung zur Zeichenübertragung mittels ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlängengebietes entlang einer zwischen zwei, vorzugsweise beweglichen Sende- und Empfangsstationen sich ausdehnenden reflektierenden Fläche, insbesondere einer Wasserfläche, bei der die Empfangsstrahler in solcher Höhe über der reflektierenden Fläche angeordnet sind, daß die Schwingungen eines an der reflektierenden Fläche zurückgeworfenen Strahles phasengleich mit den Schwingungen des direkt von der Sendezur Empfangsstation gelangenden Strahles beim Empfangsstrahler ankommen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsstation mehrere, vorzugsweise jedoch nur zwei, an getrennte Empfangsvorrichtungen angeschlossene Empfangsstrahler in solchem Abstand übereinander angeordnet sind, daß auch bei sich ändernden Reflexionsbedingungen (Wanderung der Interferenzstreifen) wenigstens einer der Empfangsstrahler den direkten und den an der Fläche reflektierten Strahl praktisch stets gleichphasig aufnimmt.
- 2. Einrichtung nach Anspruch ι mit zwei Empfangsstrahlern, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Empfangsstrahler in solcher Höhe aufgestellt ist, daß er bei einer Entfernung von der Sendestation bzw. dem Sendestrahler maximalen Empfang hat, die etwa die Hälfte bis etwa ein Drittel derjenigen Entfernung beträgt, bei der der erste Empfangsstrahler maximale Empfangsintensität besitzt.
- 3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Empfangsstrahler in solcher Höhe aufgestellt ist, daß er bei einer Entfernung von der Sendestation bzw. dem Sendestrahler maximalen Empfang hat, die etwa das o,38fache derjenigen Entfernung beträgt, bei der der erste Empfangsstrahler maximale Empfangsintensität besitzt.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit Fremdüberlagerungsempfang, dadurch gekennzeichnet, daß die an die beiden Empfangsstrahler angeschlossenen Empfangseinrichtungen einen gemeinsamen Oszillator und Niederfrequenzverstärker besitzen.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4 für Gegensprechbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Empfangsstrahler, zweckmäßig oder höher aufgestellte der beiden Empfangsstrahler, gleichzeitig als Strahler für das Senden benutzt wird.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Beurteilung der Entfernung zwischen den beiden Stationen bzw. Einhaltung einer vorgeschriebenen Entfernung zwischen den beiden Stationen an die beiden Empfangsstrahler Empfangseinrichtungen mit getrennten Zwischenfrequenz- und Niederfrequenzverstärkungen (und gegebenenfalls gemeinsamem Oszillator) angeschlossen und die beiden Empfangsstrahler in solchen Höhen aufgestellt sind, daß bei der vorgeschriebenen Entfernung beide Empfangsstrahier bzw. Empfangseinrichtungen gleiche Intensität am Ausgang des Verstärkers ergeben und bei einer Änderung der Entfernung zwischen den beiden Stationen (z. B. durch Bewegen der die Station tragenden Fahrzeuge) die auf · den einen Empfangsstrahler zurückgehende Empfangsintensität steigt und die auf den anderen Empfangsstrahler zurückgehende Empfangsintensität fällt.In Betracht gezogene Druckschriften:
»Proceedings of the I.R.E«, 1928, S. 715 bis 740;1940, S.131;»Telefunkenzeitung«, Nr. 60, 1932, S. 8 und 9;
»Hochfrequenztechnik und Elektroakustik«,Bd. 47, S. 127 bis 133.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© TO 595/67 a.
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DEP6503D DE970122C (de) | 1943-01-19 | 1943-01-19 | Einrichtung zur Zeichenuebermittlung mittels ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlaengengebietes |
Applications Claiming Priority (1)
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1943
- 1943-01-19 DE DEP6503D patent/DE970122C/de not_active Expired
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