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Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses atmosphärischer Störungen
beim Empfang in der drahtlosen Telegraphie. In der drahtlosenTelegraphie werden
des öfteren Strombegrenzer benutzt, welche den durch das Telephon oder durch den
Registrierappaxat empfangenen Strom verhindern, eine Amplitude zu erreichen, die
über eine vorbestimmte Maximalgrenze geht, und zwar unabhängig von der Stärke der
Schwingung, welche von der empfangenen Station aufgenommen wird. Derartige Strombegrenzer
können z. B. aus einer Dreielektrodenröhre bestehen oder aus zwei in
R--ihe
geschalteten Röhren. Der Ausgangsstromkreis des Strombegrenzers kann nur eine begrenzte
Stromvariation j,n (Abb. i) liefern, und die Einstellung wird im allgemeinen so
getroffen, daß die Gesamtstromänderung für den Potentialunterschied II\' erzielt
wird, der du ch das Sig:7al zwischen di.n Eingangsklemmen des Stroinbegreuzers hervorgerufen
«-: rd.
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Derartige $inrichtungen sind ziemlich wirksam für kleine Wellen und
kleine Sendegeschwindigkeiten. Mittels cerselben kann jedoch kein sichere?- Betrieb
mehr @r:.iel@ werde-i, sobald die Wellenlä l-ge und @encleesch windigkeit zunehmen.
Starke Störungen werden dann nicht mehr ausgeschieden, denn diese Störungen rufen
in dem Resonator freie Se:hwinguiigen von großer Anfangsamplitude hervor, deren
Dauer manchmal die eines Punktes oder einer Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Zeichen übersteigt.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, daß der
Scheinwiderstand und die Eigenfrequenz des Resonators, welcher derartigen Störungen
ausgesetzt ist, der Einwirkung einer elektromotorischen Reaktionskraft unterworfen
wird, welche vom Stromamplitudenbegrenzer herstammt. Derartige Reaktionskräfte,
die z. B. durch Rückkopplung erzielt werden, sind bei Empfangseinrichtungen mit
Dreielektrodenröhren übli@,h. Sie sind jedoch noch nicht einer Dreielektrodenröhre
oder einem ähnlichen Teil entnommen worden, welcher als Stromamplitudenbegreezer
dient. Gegenüber den bekannten Einrichtungen ist diese: Anordnung neu, sowie auch
die Art und Weise, in welcher Nutzen hieraus gezogen wird. Das neue Verfahren gibt
ein besonders vorteilhaftes und wirksames Mittel zu Unterdrückung der atmosphärischen
Störungen.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Von
den Abbildungen stellt _ Abb. i die Charakteristik eines Strombegrenzers dar, Abb.
2 eine beispielsweise Schaltungsanordnung einer Empfangseinrichtung zur Durchführung
der Erfindung.
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Abb. 3 zeigt die Abklingkurve eines aus dem Amplitudenbegrenzer austretenden
Störungsstromes.
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Abb. q. zeigt die im Resonator durch diesen Strom hervorgerufene Reaktionsspannung.
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Es wird angenommen, daß in Abb. 2 der Resonator i, 2, 3 gleichzeitig
von einem Signal und einer aperiodischen atmosphärischen Störung beeinflußt wird.
Es kann dieser Resonator z. B. eine Antenne mit einer Selbstinduktion i, einem Abstimmungskondensator
2 und einem Ohmschen Widerstand 3 sein. Durch diesen Resonator wird ein Verstärker
5 beeinflulßt und hie-au` "in imnlitud-nbeg:enz^r Der Strom i dieses Ampliturliznbegrenzers
ändert sich nach der in Abb. i dargestellten Charakteristik in Abhängigkeit von
der 1?ingangsspannung des Aniplitudenbegrenzers. Dk Empfangseinrichtung weist dann
no -h die üblichen Teile auf, wie z. B. den auf die Frequenz des Signals abgestimmten
@ch:@:ing@mkreis g, einen Detektor io und ein Reistriergalvanometer ii ; außerdem
sind die nachstehenden Regelungsvorrichtungen vorgesehen.
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i. Regelurig auf Grenzwert ZIN des durch das Signal an den Klemmen
des Amplitudenbeg;rnzers 7 geschaffenen Potentialunterschiedes. Hierzu dient der
Schalter h, welcher gestattet, die Primärwicklung des TransformatOrs 14 so einzustellen,
daß der Verstärkungsgrad sich ändert. Natürlich könnten auch andere gleichwertige
Regelungsvorrichtungen zu diesem Zwecke vorgesehen werden.
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2. Regelung der elektromotorischen Reaktionskraft, mittels welcher
der Amplitudenbegrenzer auf den Resonator i, 2 einwirkt. Diese Regelung kann z.
B. durchgeführt werden durch geeignete Einstellung des gegenseitigen Indu!--tionskoeffizienten
zwischen einer Wicklung i,-^" die einen Teil des Resonators bildet, und einer Wicklung
12, welche durch einen Teil i des Anodenstromes y durchflossen wird. Die Wicklungen
12, 13 bilden die Primär- und Sekundärwicklung einer einstellbaren Rückkloppungsvorrichtung
.4.
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3. Regelung der Phase des Stromeis i. Diese Phase kann annähernd um
i8o ' durch Einstellung des Kondensators 8 verschoben werden, und man kann außerdem
die Spule 12 umkehren.
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Obschon die Erfindung unabhängig von der ihr zugrunde gelegten Theorie
ist, kann die Wirkungsweise der Einrichtung in folgender Weise erläutert werden,
was überdies gestatte:-, die beste Benutzungs- und Regelungsmethode festzustellen.
Es seien folgende Bezeichnungen angenommen: R, L, C sind der Ohmsche Widerstand,
die Selbstinduktion und die Kapazität des Resonators 1, 2, ö, das logarithmische
Dekrement des Resonators, xo - -
die Eigenschwingung, e = E sin (@,S t - ü-) die elektromotorische
Kraft, welche durch Signale von einer Frequenz,j" hervorgerufen wird,
v - V sin v, t der Potentialunterschied, welcher in dem Resonator
1, 2 hervorgerufen und durch ihn auf die Empfangsvorrichtung weitergegeben wird.
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f =die elektromotorische Reaktionskraft, welche in der Wicklung i3
durch die Wicklung i2, durch die der Strom i fließt, hervorgerufen wird.
Die
Schwingung im Resonator 1, 2 wird durch die Gleichung
geregelt. Solange die auf den Amplitadenbegrenzer übertragene Spannung nicht den
Wert AIIV (Abb. 1) übersteigt, also für sämtliche Schwingungen, deren Amplitude
nicht über die des Signals hinausgeht, arbeitet der Amplitudenbegrenzer 7 in dem
geradlinigen Teil seiner Charakteri3tik, so daß die Ströme i und j ständig
proportional zu dem Spannungsunterschied v sind. Die elektromotorische Reaktionskraft
hat folgende Form f = K,s V sin (w,s t -E- ü).
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K, bedeutet einen konstanten Koeffizienten, solange kein Element der
Empfangsvorrichtung geändert wird.
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ip ist eine mittels des Kondensators 8 regelbare Phase.
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Wird dieser Wert von f in die Gleichung 1 übertragen, so hat man für
die Amplitude V der durch das Signal in dem Resonator hervorgerufenen Amplitude
die Gleichung
Damit das Signal die größtmöglichste Stärke erreicht, muß
auf Null reduziert werden und der Ausdruck
von sehr -geringem Wert sein. Sin #b ist dabei als positiv angenommen (Zeichen der
geeignet gewählten gegenseitigen Induktion q.). Die oben angedeutete doppelte Bedingung
wird erreicht durch geeignete Einstellung des einstellbaren Kondensators 2 und durch
eine engere oder lockere Kopplung zwischen den Wicklungen 13 und 12, um der Reaktion
K, den geeigneten Wert zu geben. Das erzielte Resultat ist um so besser, je schärfer
die Einstellung des Kondensators 2 ist. Wenn nach dieser Einstellung die Amplitude
MN der Schwingung an den Klemmen des Amplitudenbegrenzers 7 ungenügend ist,
was z. B. durch die Ablenkung an dem Galvanometer 11 festgestellt werden kann, dann
wird die Amplitude mittels des Schalters 6 erhöht und aufs neue auf wo und K, einzustellen
versucht. Ist die Einstellung für das empfangene Signal fertig, so besitzt der Resonator
1, 2 eine Eigenschwingung welche verschieden von der des Signals ist und durch die
Formel
gegeben wird. Die Überspannung VIE ist
oder ungefähr
Sie ist stärker, als wenn die Reaktion nicht vorhanden wäre. Außerdem kann der Amplitudenbegrenzer
Schwingungen aufnehmen, deren Amplitude wenig von der des Sättigungsstromes abweicht.
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Die in dem Resonator 1 und a durch eine starke atmosphärische Störung
geschaffene freie Schwingung wird gedämpft unter den Verhältnissen, wie sie in den
Abb. 3 und q. dargestellt sind. Anstatt die Amplituden Aa, Bb ...
zu
erzielen, welche man zu erwarten hätte, wenn der Sättigungseffekt nicht
vorhanden wäre, übersteigt die Änderung des aus dem Amplitudenbegrenzer ausgehenden
Stromes die Amplitude Jzn nicht. Hieraus folgt, daß an Stelle der gedämpften sinusoidalen
Form, welche punktiert dargestellt ist, die elektromotorische Kraft, die proportional
zu
ist, die unregelmäßige, durch volle Striche in Abb. -q. angegebene Form annimmt.
und zwar bis zu der Zeit B, bei welcher die Amplitude des Schwingungsverlaufes nicht
mehr diejenige des Signals erreicht.
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Die nach dem Zeitmoment d auftretenden Erscheinungen können vernachlässigt
werden, denn eine freie Schwingung von einer Amplitude, die der Signalschwingung
gleich ist, aber gedämpft wird, verschwindet bald. Es bleibt also nur der Zeitverlauf
zwischen o und B zu berücksichtigen. Da die Reaktion nicht mehr sinusoidal ist,
so kann sie auch nicht mehr durch eine Formel K V sin (crt -i- #@) dargestellt werden.
Eine Prüfung der Abb. q. ergibt, daß sie um so geringer ist, je stärker der Wellenzug
ist,
so daß die Komponenten K., cos dL und K, sin ip durch andere Komponenten X und Y
von niedriger Amplitude ersetzt werden können.
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X < K, cos d, I' < K, sin d, Die Pulsation w, der freien Schwingung
muß in jedem Augenblick der Gleichung
genügen. Sie nimmt daher bis zu dem Zeitmoment d einen veränderlichen Wert an, der
verschieden von dem Werte j" des Signals ist und näher dem Eigenwerte ",-o des Resonators
liegt.
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Außerdem wird die
proportionale Dämpfung erhöht.
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Kurz zusammengefaßt, wird der gefährliche Teil des Wellenzuges schnell
abgedämpft und bei einer von der des Signales verschiedenen Frequenz: Die atmosphärische
Störung kann daher nicht mehr störend auf die nachfolgenden abgestimmten Stromkreise
einwirken, z. B. nicht auf die Signalfrequenz (z. B. derjenigen des Resonators g,
Abb. 2) oder auf die Modulierungsfrequenz, welche aus der Interferenz zwischen dem
Signal und einem Lokalstrom resultiert.
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Die Betriebsbedingungen sind um so günstiger, als der Eigenwiderstand
3 (Abb. 2) des Resonators größer ist und die Voreilung @L, der elektromotorischen
Reaktionskraft mit Bezug zu dem Potentialunterschied v abweicht von 9o°. Wäre der
Winkel ip gleich 9o° (was bei Fortnahme des Kondensators 8 nach Abb. 2 der Fall
wäre), so würde die Verbesserung, soweit die Dämpfungen in Betracht kommen, beibehalten
werden, aber nicht die durch den Unterschied zwischen den Frequenzen der freien
Schwingung und des Signals erzielten.
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Ähnliche Schaltungen, wie sie in Abb. 2 dargestellt sind, könnten
auch für die Resonatoren hinter dem Detektor benutzt werden, die auf die Modulierungsfrequenz
des Signals abgestimmt sind. Es ist nicht erforderlich, daß die zwischen dem der
elektromotdrischen Reaktion ausgesetzten Resonator und dem Spannungsbegrenzer angeordneten
Stromkreise aperiodisch sind. DieEmpfangsanordnung kann wie gewöhnlich mehrere in
Reihe geschaltete Resonatoren aufweisen, und zwar vor der Verstärkerschaltung oder
innerhalb derselben. Der neue technische Effekt würde gleichfalls erzielt, wenn
die elektromotorische Reaktionskraft aus einem hinter dem Amplitudenbegrenzer angeordneten
Stromkreis entnommen würde.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und erläuterte beispielsweise
Ausführungsform beschränkt, sondern läßt zahlreiche Varianten in der Kombination
der wesentlichen Teile derselben zu. Auch die Apparate, wie z. B. die Verstärker-Amplitudenbegrenzer
und Detektoren können beliebig -gewählt werden, vorausgesetzt, daß sie die von ihnen
verlangte Rolle erfüllen.