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Sendeanlage für Hochfrequenzenergie. Die Erfindung bezieht sich auf
drahtlose Telegraphie und im besonderen auf Sendeanlagen.
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In den letzten Jahren hat man mit dem. Fortschritt der drahtlosen
Telegraphie und dem beständigen Anwachsen der Leistung der Sendestationen gefunden,
daß der Widerstand der geerdeten Systeme dieser Stationen ein sehr schwieriges Problem
darstellt, da die I-"R-Verluste infolge der immer größer gewählten Antennenströme
zu groß wurden. Ferner wurde das Maß der ausgestrahlten Energie, d. h. IZr (r -
Strahlungswiderstand) zu I=R (R - Ohmscher Widerstand des geerdeten Systems der
Station) so gering; daß der Gesamtwirkungsgrad der Stationen unter einen Wert sank,
welcher als einigermaßen befriedigend angesehen werden konnte.
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Zweck der Erfindung ist es daher, den nhmschen Widerstand des geerdeten
Systems zu verringern und den Gesamtwirkungsgrad der Station zu erhöhen:
Ferner
ermöglicht die Erfindung, eine Antenne herzustellen, welche eine geringere Zahl
von Türmen für ihre Aufstellung benötigt als die Antenne mit großer Leistung, welche
bisher verwendet wurden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Abb. i ist ein Schema, welches das Prinzip der Erfindung zeigt.
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Abb. z ist eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform
der Sendeanlage gemäß der Erfindung.
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Abb.3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren abgeänderten
Ausführungsform der Erfindung.
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Abb.4 -ist ein perspektivisch gezeichnetes Schema einer Anlage zum
Senden in verschiedenen Richtungen, bei der zur besseren Unterscheidung die Rahmenstromkreise
in einer Ebene stark und in der anderen Ebene schwach gezeichnet sind.
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Bei der Erfindung wird eine Rahmenantenne benutzt. Eine theoretische
Betrachtung des Vorganges, durch welchen die Energie von einer Rahmenantenne ausgesandt
wird, zeigt, daß u. a. die maximale Wettleistung, welche von dem Rahmen ausgestrahlt
werden kann, proportional ist dem Quadrat der Rahmenlänge und dem Quadrat der Windungszahl.
Die ausgestrahlte Energie ist ferner proportional dem Quadrat des Hochfrequenzstromes
in dem Rahmen. Sind die übrigen Verhältnisse unveränderlich, so ist ersichtlich,
daß die Wattleistung, welche von dem Rahmen ausgestrahlt wird, vervierfacht wird,
wenn die Windungszahl des Rahmens verdoppelt wird. Diese Vergrößerung der Windungszahl
vervierfacht jedoch den durch Reaktanz hervorgerufenen Spannungsabfall im Rahmen,
wenn der Strom konstant gehalten wird. Diese Vergrößerung der Spannung ist nachteilig,
da die maximale Spannung in dem Rahmen ziemlich genau durch die zulässige Spannung
am Kondensator im Rahmenstromkreis festgelegt ist.
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Die ausgestrahlte Energie kann jedoch ohne Vergrößerung der Spannung
am Kondensator gesteigert werden durch Verwendung von zwei oder mehreren getrennten
Rahmen, deren Ströme sich in Phase miteinander befinden und die in derselben senkrechten
Ebene angeordnet sind.
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. In Abb. 1 ist dies schematisch gezeigt. Das Strahlungssystem besteht
aus drei senkrechten Rahmen 2, 3 und 4, die in derselben senkrechten Ebene angeordnet
sind und nach derselben Richtung weisen. Ein Hochirequenzstrorn wird. in jedem Rahmen
von einer Hochfrequenzstromquelle 5 geschickt, und es ist angenommen, daß die Ströme
durch irgendwelche Einrichtungen in Phase gehalten werden. Die Ströme in benachbarten
Leitern der aufeinanderfolgenden Rahmen sind in der Phase entgegengesetzt, und die
Stromrichtung ist in allen Rahmen dieselbe. Die magnetischen Felder, welche in jedem
Rahmen, welcher als Solenoid wirkt, entstehen, haben dieselbe Richtung, so daß kein
Flux vorhanden .ist, welcher mehr als einen Rahmen umfaßt, und infolgedessen wird
auch die Induktanz eines jeden Rahmens durch das Vorhandensein eines benachbarten
Rahmens nicht vergrößert. Daher wird auch die Spannung an jedem Rahmen .durch die
Anwesenheit benachbarter Rahmen nicht vergrößert. Der induktive Widerstand eines
jeden Rahmens wird durch eine entsprechend bemessene Kapazität 6 aufgehoben, welche
in jedem Rahmen eingeschaltet ist und zur Abstimmung des Kreises dient.
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Die Mehrzahl der Rahmen kann als ein Rahmen betrachtet werden, welcher
die n-fache Länge eines einzigen Rahmens besitzt oder als ein Rahmen mit n Windungen.
Da die ausgestrahlte Wattleistung dem Quadrat der Rahmenlänge oder dem Quadrat der
Windungszahl des Rahmens proportional ist, so folgt, daß in jedem Falle die ausgestrahlte
Wattleistung proportional n2 ist.
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Es ist auch möglich, die Rahmen in verschiedenen parallelen Ebenen
anzuordnen, welche sich in genügendem Abstand voneinander befinden, um die gegenseitige
Induktion auf einen' sehr kleinen Wert zu verringern.
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In Abb. 1 können die Hochfrequenzstromquellen 5 aus Hochfrequenzmaschinen
bestehen, welche mechanisch oder auf andere Weise miteinander gekuppelt sind, so
daß die Ströme in den drei Rahmen in Phase sind. Es ist nicht unbedingt notwendig,
daß für jeden Rahmen eine besondere Hochfrequenzstromquelle vorhanden ist, und in
Abb. 2 ist eine Stromquelle für drei Rahmen dargestellt. Diese Stromquelle besteht
aus einem Poulsenschen Lichtbogen 15, welcher durch eine Gleichstrommaschine 16
über einen Stromkreis gespeist wird, welcher eine Drosselspule 17 enthält. Bei dieser
Anordnung ist jeder Rahmen vorzugsweise mit einer. veränderlichen Induktionsspule
8 versehen, durch welche jeder Rahmenstromkreis abgestimmt werden kann. Die Einstellung
jedes Rahmens wird durch Veränderung der Induktivität in jedem Rahmenstromkreis
vorgenomtuen, bis der Hochfrequenzstrommesser 9 ein Maximum anzeigt, entsprechend
dem allgemein bekannten Verfahren.
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Die Rahmen sind mit zwei Sammelschienen 12 und 13 verbunden. An den
Sammelschienen liegen andererseits entsprechend den verschiedenen Rahmen Kondensatoren
14, und
die Induktionsspulen sind für jede Kapazität so eingestellt,
daß ein solcher Wert der Induktivität vorhanden ist, welcher den Stromkreis für
die Hochfrequenzströme in Resonanz bringt.
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Auch andere Arten der Zuführung der Energie zu dem aus Rahmen bestehenden
Strahlungssystem können verwendet werden. Der Poulsensche Lichtbogenformer
15 kann mit der Induktionsspule 8 in dem Rahmen -9 induktiv gekoppelt sein,
und bei dieser Anordnung muß die Induktivität jedes Rahmens so eingestellt werden,
daß dessen Schwingungsperiode dieselbe ist wie die Frequenz, welche in dem geschlosst:nen
Schwingungskreis entsteht, der den Lichtbogen 15, den Kondensator 18 und die Induktionsspule
i9 enthält. Diese Anordnung ist in Abb. 3 gezeigt.
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Die Energie des Rahmensystems wird mit maximaler Stärke in der Ebene
des Systems und mit einer minimalen Stärke senkrecht zu dieser Ebene ausgestrahlt,
und die Stärke in einer Ebene unter irgendeinem anderen Winkel ist etwa annähernd
proportional dem Kosinus dieses Winkels.
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Ir. Abb.4 sind zwei Rahmensysteme unter rechtem Winkel zueinander
dargestellt. Wenn sie von verschiedenen Hochfrequenzstromquellen erregt werden,
so können zwei Nachrichten gleichzeitig mit derselben Wellenlänge übermittelt werden,
die eine in Richtung der Ebene des einen Rahmensystems und die andere in Richtung
der Ebene des anderen Systems. In Abb. q. sind die beiden Rahmensysteme mit einer
einzigen Hochfrequenzütromquelle verbunden dargestellt, so daß das Senden einer
Nachricht über einen Bereich von 36o° möglich ist, anstatt nur in zwei Richtungen.
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Bei der praktischen Ausführung besteht das Dielektrikum der Kondensatoren
1q. vorzugsweise aus Luft, um die Verluste dieser Kondensatoren möglichst klein
zu halten. Es ist gefunden worden, daß Lagen von Draht, welche. über Telegraphenmasten
gespannt sind, eine Einrichtung bilden, um einen Kondensator von außergewöhnlich
geringem Widerstand zu erhalten, welcher trotzdem verhältnismäßig hohe Spannungen
aufnehmen kann. Da die Kapazitäten, welche in dieser Antennenanlage benutzt werden,
nahe zier Erde sind, so ist es notwendig, daß hohe Türme oder Masten nur vorgesehen
werden, um die Rahmen zu tragen, so daß nur eine Reihe von Türmen für eine Station
erforderlich ist, welche zum Senden in einer Richtung bestimmt ist.
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Es war bisher üblich, die Kapazität so hoch als möglich in die Luft
zu legen, wodurch das elektrostatische Feld eine große Strecke überbrückt, was wiederum
größere Erdverluste zur Folge hatte.
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Das Zeichengeben kann in irgendeiner bekannten oder gewünschten Weise
er?olgen, und die Erfindung ist nicht auf die Anwendung eines besonderen Verfahrens
oder einer besonderen Einrichtung zum Zeichengeben beschränkt.
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In der Zeichnung ist die Vorrichtung zum Zeichengeben dargestellt,
auf welche sich die amerikanische Patentschrift 1330254 bezieht, da diese Ausführungsform
bei der Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. Jedoch lassen
sich auch andere Vorrichtungen mit gleicher oder größerer Wirksamkeit verwenden.
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Der Wirkungsgrad der Sendeanlage wird mit Hilfe der Erfindung verbessert,
was grundsätzlich durch folgende zwei Umstände erreicht wird: i) Die Beseitigung
der Erdverbindung und 2) die Tatsache, daß die Strahlungsenergie auf einem hohen
Wert mit Hilfe einer verhältnismäßig geringen elektromotorischen Kraft gehalten
wird, welche den einzelnen Rahmen aufgedrückt wird.