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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.
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Device for directional transmission and reception with a plurality of oseillators.
It is known to use a surface group compensated in this plane for the uniquely directed transmission or reception of wave energy in a plane with essentially the same visual acuity everywhere. This is understood to mean a fixed arrangement of oscillators which are arranged in the plane of sound propagation and which phase or absorb energy in their supply lines to the organ that supplies or absorbs energy. Time-delaying means, for example chain ladders, are switched on, the length of which is dimensioned such that, for a given direction in the plane, the wave trains emanating from all the oscillators are or are in phase at a point sufficiently far away from the group.
all the impulses hitting the oscillators, which result from a wave generated at a sufficiently distant point, reach the indicator at the same time.
In FIG. 1, the directional characteristic of such a known group of oseillators, in particular arranged on a circle, is drawn in a section parallel to the circular plane. It is assumed that the diameter of the circle; 1 5 times as large as the wavelength and the circle is so densely populated that secondary maxima of the order of magnitude of the main maximum are not present. The directional characteristic reflects both the bearing vision and the freedom from interference.
These previously common systems have the disadvantage that they are not sufficiently free of interference for the directions outside the circular plane, as a view of FIG. 2 shows, in which a section is drawn through the directional characteristic perpendicular to the circular plane. While the amplitude of the directional characteristic in the circular plane (FIG. 1) drops to half of the maximum amplitude for an angle of 20, this drop only occurs for an angle of about 500 in the curve perpendicular to the circular plane (FIG. 2). This lack of freedom from interference is particularly noticeable in sound transmission or reception systems in which the oseillators are set up freely in the sea on a base frame.
Here the wave movement of the water surface gives rise to disturbances which, from a relatively close distance as shown in Fig. 2, can hit the group with considerable intensity.
According to the invention, such a disruptive radiation of part of the wave energy out of the desired plane is avoided by having a plurality of oscillators in several superposed planes running parallel to the plane of propagation of the wave energy.
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are connected in the mentioned level. A particularly important embodiment of the invention is that in a circle group each individual oseillator of the circle group is replaced by a vertical straight group of oseillators. Fig. 3 shows as an embodiment such a group attached to a sea bed frame. The vertical groups of lines arranged in a circle are designated by M, 22, 23, 24, 25, 26.
As you can see, the oseillators in this group form five superimposed groups of circles. Of course, other figures can also be used. From the known shape of the directional characteristic of the vertical straight group (rotation figure of the curve drawn in Fig. 4 around the axis a) and the sentence that the characteristic of a group of elements, which themselves have a certain directional characteristic, is equal to the product of the group characteristic and is the characteristic of the element, it follows that the group according to the invention solves the problem. As is well known, the straight group can also be kept free of secondary maxima of the order of magnitude of the main maximum by a suitable choice of the distance between its oscillators.
The group arrangement according to the invention solves the problem described in an extremely simple way, because namely the compensator used for a single circle group for several such
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ordered circles can be used unchanged. As a rule, the ideal circular shape can only be used if, as is the case with base frames on the seabed, the
Carrier the recipient is free. In other cases, e.g. B. when mounting the groups on ships, one chooses other forms of superimposed surface groups of receivers that are adapted to the carrier.
The shape of the horizontal section of the directional characteristic is sufficient if the
Circle is determined solely by the ratio of the diameter of the circle to the wavelength, while the
Independent of this, the vertical section can be made as sharp as desired by choosing a sufficiently large ratio of the length of the vertical groups to the wavelength.
From the above-mentioned theorem of the product of the directional characteristics and the fact that the vertical section of the circular characteristic already has a certain visual acuity (Fig. 2), it follows that the even groups need not be as densely populated as they would otherwise to avoid secondary maxima of the order of magnitude of the main maximum is necessary. Secondary maxima of the even group are permissible which fall in directions in which the circle group does not radiate.
For the sake of completeness, FIG. 5 shows an exemplary embodiment for a system according to the invention. The receivers of each vertical group, for example Ja il ..., are connected together, for example as shown in FIG. 5, in series. One of the two ends of each vertical group is led to the common point 7, the other is connected to the brushes M, C ... of the compensator K. The connection is expediently via a collector 8. The brushes are attached to a common carrier 9 and slide on a contact track 11. The geometric arrangement of the brushes 10, 20 '"is geometrically similar to the arrangement of the centers of the vertical groups on the circle.
The contact track is composed of individual conductive strips 100, 101 ..., which are separated from one another by narrow insulation strips. Each conductor strip of the collector is connected to a link in the delay chain 12. One end of the delay chain is to avoid reflections with your wave. Resistors equal to resistance Ij 'closed, while the other end is connected via the transformer 15 to the indicator 16 (for example an amplifier with a telephone). If the system is used for transmission, the indicator 16 is replaced by an energy source, for example an alternating current machine.
The described arrangement of vibrators can also be used for other types of wave energy than for sound, e.g. B. for electric waves can be used. In the latter case, mechanical visual vibrators are replaced by antennas.
If it is only a matter of directional transmission or directional reception in a specific direction, it is sufficient to use fixed compensators (electrical chains or the like) that are dimensioned for the specific direction.
PATENT CLAIMS:
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Level, characterized in that a plurality of oscillators in several superposed. Planes running parallel to the plane of propagation of the wave energy are arranged and are connected to compensation devices for directed transmission or for directed reception in said plane.