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Einrichtung zum gerichteten Senden und Empfangen mit einer Mehrzahl von Oseillatoren.
Es ist bekannt, zum eindeutig gerichteten Senden oder Empfangen von Wellenenergie in einer Ebene mit im wesentlichen überall gleicher Biehtsehärfe eine in dieser Ebene kompensierte Flächen- gruppe zu verwenden. Man versteht darunter eine feste Anordnung von Oscillatoren, die in der Schallausbreitungsebene angeordnet sind und in deren Zuleitungen zu dem Energie liefernden bzw. aufnehmenden Organ phasen-bzw. zeitverzögernde Mittel, beispielsweise Kettenleiter, eingeschaltet sind, deren Länge so bemessen ist, dass für eine vorgegebene Richtung in der Ebene die von allen Oseillatoren ausgehenden Wellenzüge in einem genügend weit von der Gruppe entfernten Punkte gleichphasig sind bzw.
alle die Oscillatoren treffenden Impulse, die von einer Welle herrühren, die in einem genügend weit entfernten Punkte erzeugt wird, den Indikator zur selben Zeit erreichen.
In Fig. 1 ist die Richtcharakteristik einer derartigen bekannten, insbesondere auf einem Kreise angeordneten Gruppe von Oseillatoren in einem Schnitt parallel zur Kreisebene gezeichnet. Es ist dabei vorausgesetzt, dass der Durchmesser des Kreises ; 1 5mal so gross wie die Wellenlänge ist und der Kreis so dicht besetzt ist, dass Nebenmaxima von der Grössenordnung des Hauptmaximums nicht vorhanden sind. Die Riehteharakteristik gibt sowohl die Peilsehärfe wie die Störungsfreiheit wieder.
Diesen bisher gebräuchlichen Anlagen haftet der Nachteil an, dass sie für die Richtungen ausserhalb der Kreisebene nicht genügend störungsfrei sind, wie ein Blick auf Fig. 2 zeigt, in der ein Schnitt durch die Richtcharakteristik senkrecht zur Kreisebene gezeichnet ist. Während die Amplitude der Richtcharakteristik in der Kreisebene (Fig. 1) für einen Winkel von 20 auf die Hälfte der Maximalamplitude sinkt, tritt dieses Absinken bei der Kurve senkrecht zur Kreisebene (Fig. 2) erst für einen Winkel von etwa 500 ein. Dieser Mangel an Störungsfreiheit macht sich besonders bei Schallsendeoder-empfangsanlagen bemerkbar, bei denen die Oseillatoren an einem Grundgestell frei im Meere aufgestellt sind.
Hier gibt die Wellenbewegung der Wasseroberfläche zu Störungen Anlass, die aus verhältnismässig naher Entfernung nach Fig. 2 mit beträcht1ieher Intensität die Gruppe treffen können.
Gemäss der Erfindung wird ein derartiges störendes Herausstrahlen eines Teiles der Wellenenergie aus der gewünschten Ebene dadurch vermieden, dass eine Mehrzahl von Schwingern in mehreren übereinanderliegenden, parallel zur Ausbreitungsebene der Wellenenergie verlaufenden Ebenen an-
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in der genannten Ebene verbunden sind. Eine besonders wichtige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass in einer Kreisgruppe jeder einzelne Oseillator der Kreisgruppe durch eine vertikale gerade Gruppe von Oseillatoren ersetzt wird. Fig. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel eine solche an einem Meeresgrundgestell befestigte Gruppe. Die im Kreise angeordneten vertikalen Liniengruppen sind mit M, 22, 23, 24, 25, 26 bezeichnet.
Wie man sieht, bilden die Oseillatoren dieser Gruppe fünf übereinanderliegende Kreisgruppen. Es können natürlich auch andere Figuren verwendet werden. Aus der bekannten Form der Richtcharakteristik der vertikalen geraden Gruppe (Rotationsfigur der in Fig. 4 gezeichneten Kurve um die Achse a) und dem Satz, dass die Charakteristik einer Gruppe von Elementen, die selbst eine bestimmte Richtcharakteristik haben, gleich dem Produkt aus der Gruppencharakteristik und der Charakteristik des Elements ist, folgt, dass die Gruppe nach der Erfindung das Problem löst. Auch die gerade Gruppe lässt sich bekanntlich durch geeignete Wahl des Abstandes ihrer Oscillatoren frei von Nebenmaxima von der Grössenordnung des Hauptmaximums halten.
Die Gruppenanordnung gemäss der Erfindung löst das geschilderte Problem auf eine ausserordentlich einfache Weise, weil nämlich der für eine einzelne Kreisgruppe verwendete Kompensator für mehrere derartig ange-
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ordnete Kreise ungeändert verwendet werden kann. Die ideale Kreisform lässt sich in der Regel nur dann verwenden, wenn man, wie bei Grundgestellen auf dem Meeresboden, in der Ausführung des
Trägers der Empfänger frei ist. In andern Fällen, z. B. beim Anbau der Gruppen an Schiffen, wählt man andere Formen von übereinander angeordneten Fläehengruppen von Empfängern, die dem Träger angepasst sind.
Die Form des Horizontalschnitts der Richtcharakteristik ist bei hinreichender Besetzung des
Kreises lediglieh durch das Verhältnis des Kreisdurchmessers zur Wellenlänge bestimmt, während der
Vertikalschnitt unabhängig hievon durch genügend grosse Wahl des Verhältnisses der Länge der vertikalen Gruppen zur Wellenlänge beliebig scharf gemacht werden kann.
Aus dem vorerwähnten Satz vom Produkt der Richtcharakteristiken und der Tatsache, dass der Vertikalschnitt der Kreiseharakteristik bereits eine gewisse Riehtsehärfe (Fig. 2) hat, folgt, dass die geraden Gruppen nicht so dicht besetzt zu sein brauchen, als es sonst zur Vermeidung sekundärer Maxima von der Grössenordnung des Hauptmaximum notwendig ist. Es sind sekundäre Maxima der geraden Gruppe zulässig, die in Richtungen fallen, in denen die Kreisgruppe von sieh aus nicht strahlt.
Der Vollständigkeit halber wird in Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Anlage nach der Erfindung gegeben. Die Empfänger einer jeden vertikalen Gruppe, beispielsweise Ja il..., sind zusammengeschaltet, beispielsweise wie in Fig. 5 gezeichnet, in Serie. Von den beiden Enden einer jeden vertikalen Gruppe ist eines an den gemeinsamen Punkt 7 geführt, das andere ist mit den Bürsten M, C... des Kompensators K verbunden. Die Verbindung geschieht zweckmässig über einen Kollektor 8. Die Bürsten sind auf einem gemeinsamen Träger 9 befestigt und schleifen auf einer Kontaktbahn 11. Die geometrische Anordnung der Bürsten 10, 20'" ist der Anordnung der Mitten der vertikalen Gruppen auf dem Kreise geometrisch ähnlich.
Die Kontaktbahn ist aus einzelnen leitenden Streifen 100, 101... zusammengesetzt, die durch schmale Isolationsstreifen voneinander getrennt sind. Jeder Leiterstreifen des Kollektors ist mit einem Glied der Verzögerungskette 12 verbunden. Das eine Ende der Verzogerungskette ist zur Vermeidung von Reflexionen mit einem ihrem Welle. nwiderstande gleichen Widerstand lj'geschlossen, während das andere Ende über den Transformator 15 mit dem Indikator 16 (beispielsweise ein Verstärker mit Telephon) verbunden ist. Wird die Anlage zum Senden verwandt, so tritt an die Stelle des Indikators 16 eine Energiequelle, beispielsweise eine Wechselstrommaschine.
Die beschriebene Anordnung von Schwingern kann auch für andere Arten von Wellenenergie als für Schall, z. B. für elektrische Wellen, angewendet werden. Im letzteren Falle treten an die Stelle von mechanischen Sehwingern Antennen.
Wenn es sieh lediglich um gerichtetes Senden oder gerichteten Empfang in einer bestimmten Richtung handelt, so genügt es, feste Kompensatoren (elektrische Ketten od. dgl.) zu verwenden, die für die bestimmte Richtung bemessen sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Ebene, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Schwingern in mehreren übereinanderliegenden. parallel zur Ausbreitungsebene der Wellenenergie verlaufenden Ebenen angeordnet und mit Kompen- sationseinrirhtungen zur gerichteten Sendung oder zum gerichteten Empfang in der genannten Ebene verbunden sind.