DE824068C - Signaluebertragungssystem - Google Patents

Description

• Signalübertragungssystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Signalübertragungssvstein, insbesondere die drahtlose Übertragung mittels einer Trägerwelle.
• Bei der drahtlosen Nachrichtenübermittlung ist die Erscheinung bekannt, daß eine Radiowelle mittlerer oder hoher Frequenz oft innerhalb einer gewissen Zone nicht empfangen werden kann, z. B. eine 2o-m-@'elle nicht innerhalb einer Entfernung von 8o bis i ioo km vom Sender, d. 1i. unter gewissen Bedingungen kann die betreffende Welle nur innerhalb eines Umkreises von 8o km und außerhalb eines Umkreises von i ioo km empfangen werden. Das Gebiet, innerhalb dessen eine drahtlose \Velle nicht empfangen werden kann, wird auch als tote Zone bezeichnet. Diese tote Zone erklärt sich dadurch, daß die vom Sender ausgehende Bodenwelle bereits in geringem :Abstand vom Sender so weit geschwächt wird, daß sie nicht mehr empfangen %\,erden kann, während die Raumwelle an den ionisierten Schichten der oberen Atmosphäre derart reflektiert wird, daß sie erst weit jenseits des Gebietes, bis zu dem die Bodenwelle reicht, die Erdoberfläche erreicht. Die wechselnden Reflexionseigenschaften der ionisierten Schichten rufen dabei die bekannten Schwunderscheinungen hervor.
• Um nun die tote Zone zu überbrücken und die Schwunderscheinungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine Radiowelle in der Weise ausgesandt, daB eine oder mehrere ihrer Richteigenschaften periodisch geändert werden. Wenn die Ausstrahlung der Welle in Form eines Richtstrahles erfolgt, kann die Richtung dieses Strahles periodisch geändert werden. Durch diese periodische Richtungsänderung des Strahles wird auch die an den ionisierten Schichten reflektierte Welle in ihrer Richtung geändert, und demzufolge werden Punkte auf der Erdoberfläche erreicht, die durch eine Welle, die nur in einer einzigen Richtung ausgestrahlt wird, nicht erreicht werden können. Statt die Ausstrahlungsrichtung der Welle zu ändern, kann mit ähnlichem Ergebnis auch ihre Polarisationsrichtung intermittierend geändert werden.
• Wenn eine dieser Richteigenschaften in der angegel)etien Weise geändert wird und dabei die Strahlungsintensität der Welle vorzugsweise konstant gehalten wird, so werden an den entfernt gelegenen Punkten, an die die Strahlung infolge der Reflexion an den oberen Schichten der Atmosphäre gelangt, die Schwunderscheinungen vermindert oder ganz aufgehoben. Insbesondere wird der selektive Schwund, der von einer ungleichen Übertragung der Seitenbänder herrührt, hierbei vermindert.
• Das Signalübertragungssystem wird also gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Ausstrahlungsrichtung oder die Polarisationsebene der ausgesandten Wellen periodisch geändert wird, während vorzugsweise die Amplitude und gegebenenfalls auch die Frequenz der Wellen konstant gehalten wird.
• Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
• Fig. i zeigt einen drahtlosen Sender gemäß der Erfindung, bei dem die Richtung des ausgesandten Richtstrahles geändert wird; Fig. 2 veranschaulicht die Ausbreitung der von dein Sender der Fig. i ausgesandten Richtstrahlen; Fig.3 stellt einen Empfänger für die von dem Sender der Fig. i ausgesandten Wellen dar; Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Polarisation der ausgesandten Wellen geändert wird.
• In Fig. i ist ein drahtloser Sender dargestellt mit dem abgestimmten Schwingungskreis io, in denn durch die Entladungsröhre i i Schwingungen aufrechterhalten werden, die der an die Dipolantenne 13 angeschlossenen eigentlichen Sendevorrichtung 12 zugeführt werden. Das eine Ende des Sch@vingungskreises ist geerdet und mit der Anode 14 der Entladungsröhre durch den Kopplungskondensator 1,5 gekoppelt. Das andere Ende des Schwingungskreises ist über die Leitung 16 an die Sendevorrichtung 12 und über den Kondensator 17 finit Überbrückungswiderstand 18 an die Steuerelektrode i9 der Röhre i i angeschlossen. Die Kathode 2o der Röhre ist mit einem Zwischenpunkt des Schwingungskreises io verbunden. Die Anode 14 ist über einen Widerstand 21 an die Spannungsquelle 22 angeschlossen. Der Schwingungskreis io mit den angeschlossenen Schaltelementen bildet so einen Oszillator.
• Die Dipolantenne 13 verläuft parallel zum Erdboden im Abstand von ein Viertel der Wellenlänge, die vom Sender ausgestrahlt wird. Eine ganz ähnliche Dipolantenne 23 verläuft parallel zur Antenne 13 und ebenfalls im Abstand von ein Viertel Wellenlänge vom Erdboden entfernt. Die Antenne 23 ist in der Mitte unterbrochen und an der Unterbrechungsstelle durch eine Reihenschal-

  tung von Induktivität 24 und Kondensator 25 über-

  brückt, die mit dem Entladungsgefäß 26 in Ver-

  bindung stehen.

  Die Dipolantenne 23 stellt in der dargestellten

  Schaltung einen Reflektor für die von der Antenne

  13 ausgestrahlten Wellen dar. Durch Einstellung

  des Resonanzkreises 24, 25 kann die Antenne für

  die Reflexion von Wellen einer bestimmten Fre-

  quenz mehr oder weniger -,virksain gemacht wer-

  den. Stimmt die Frequenz des Resonanzkreises mit

  der Frequenz der von der Antenne 13 ausgesandten

  Wellen überein, so ist die Reflexion besonders

  wirksam, und das Antennensystem sendet Wellen

  in einer Richtung aus, die im wesentlichen der

  Richtung der Antenne 23 gegenüber der Antenne 13

  entgegengesetzt ist.

  Wenn der Reihenresonanzkreis auf eine von der

  Frequenz der von der Antenne 13 ausgesandten

  Wellen abweichende Frequenz abgestimmt ist, so

  bedeutet dieses praktisch eine Unterbrechung der

  Mitte der Antenne 23, so claß diese Wellen dieser

  Frequenz nicht reflektiert werden. Das Antennen-

  system strahlt in diesem Falle infolge der reflektie-

  renden Wirkung der Erde Wellen von der Antenne

  aus, die nach oben gerichtet sind. Durch die Ab-

  stimmung des Reihenresonanzkreises kann also die

  Richtung, in der die Wellen in einer senkrechten

  Ebene ausgestrahlt -,werden, eingestellt werden.

  Eine Entladungsröhre 26 ist nun mit dem

  Reihenresonanzkreis in Parallelschaltung zum

  Kondensator 25 derartig verbunden, daß ihm ein

  Strom zugeführt wird, der in seiner Phase gegen-

  über seiner Spannung N-oreilt und daher einem

  parallel zum Kondensator 25 geschalteten Konden-

  sator entspricht.

  Die Anode 27 der Röhre 26 ist an den Verbin-

  dungspunkt des Kondensators 25 und der Spule 24

  angeschlossen, während die Kathode 33 über den

  Widerstand 31 mit {rl)ei-1>i-iickungsl:ondensato1- 32

  und die Leitung 41 an das andere Ende des Kon-

  densators 25 angeschlossen ist. Die Röhre 26 erhält

  ihre Anodenspannung über einen Stromkreis, der

  von der Anode 27 über die Spule 24 und die Dros-

  Selspule 28, die Batterie 29, die Drosselspule 30 und

  den Widerstand 31 zur Kathode 33 verläuft. Das

  Schirmgitter 34 der Röhre erhält seine Spannung

  über den #,N'iderstaiid 35 ebenfalls von der Span-

  nungsquelle 29. Zur l"herhrückung des Wider-

  standes 35 ist ein Kondensator 36 vorgesehen, der

  an den Verbindungspunkt der Drosselspule 30 und

  des Kathodenwiderstandes 31 angeschlossen ist.

  Dein Steuergitter 38 der Röhre wird nun über den

  Kondensator 37 von der Anode her eine Spannung

  solcher Phase gegenüber der zwischen Anode und

  Kathode vorhandenen N1'ecliselspannung zugeführt,

  claß der zwischen Anode und Kathode fließende

  Strom dieser Spannung gegenüber voreilt. Außer

  der Wechselspannung erhält das Steuergitter über

  den Widerstand 39 eine negative Vorspannung

  durch die Batterie 40, deren positives Ende an den

  Kathodenwiderstand 31 angeschlossen ist.

  Da der Reihenschaltung von Kondensator 37

  und Widerstand 39 die zwischen Anode und

  Kathode der Röhre 26 herrschende Wechseispannung zugeführt wird, fließt durch Kondensator und Widerstand ein voreilender Strom, und es entsteht demnach an dem Widerstand 39 eine Steuerspannung, die der Anodenwechselspannung gegenüber voreilt. Der durch die Röhre 26 fließende Strom ist in Phase mit der voreilenden Steuerspannung. Eine zwischen Anode 27 und Kathode 33 herrschende Wechselspannung ist demnach von einem voreilenden Wechselstrom begleitet, so daß die Röhre 26 wie ein Kondensator wirkt, also eine Reaktanzröhre darstellt.
• Durch Änderung der Spannung an dem Widerstand 39 kann die Stärke des die Röhre 26 durchfließenden, voreilenden Stromes geändert werden, womit sich die wirksame Reaktanz der Röhre 26 ändert. Damit ändert sich aber auch die Resonanzfrequenz der Reiliensclialtung 24, 25. Die Folge davon ist eine entsprechende Änderung der Richtung des von der .'\utentie 13 ausgehenden Strahlungs-

  niaximums.

  Die von einem Mikrophon 42 gelieferten Hör-

  signale werden nun nach Verstärkung durch den

  Verstärker 43 dem Widerstand 39 zugeführt, um

  auf diese Weise die Richtung des Strahlungs-

  niaxitnunis der Antenne 13 entsprechend der Stärke

  der Hörsignale zu ändern. Im Ausgangskreis des

  Verstärkers 43 liegt ein Schalter 47 mit drei

  Schaltstellungen. In der dargestellten Schaltstel-

  lung werden die verstärkten Hörsignale über den

  \\'iderstatrd 5o dem Widerstand 39 zugeleitet.

  Der Sender kann mit der beschriebenen Schal-

  tung in verschiedener Weise betrieben werden. Die

  Vorspannung 4o kann gerade so groß gemacht

  werden, ciaß bei Abwesenheit eines Hörsignals die

  wirksame Reaktanz der Röhre. 26 einen solchen

  Wert anniniint, daß der 1Zeihenresonanzkreis 24, 25

  auf die hredtietiz der von der Antenne 13 ausgehen-

  den Wellen abgestimmt ist. Der Ausgangskreis des

  Verstärkers 43 kann dann so gepolt werden, daß

  bei Zunahme der Hörsignalstärke die wirksame

  keaktanz der Röhre zunimmt oder abnimmt. Jede

  derartige Ztn- oder Abnahme verringert das

  1\'.t-flexionsven-inögen der Antenne 23 und verändert

  damit die Dichtung der ,litennenstrahlung in

  .\lihäigigkeit von der Hörsignalstärke.

  1 nie \,'orspannung 4o kann aber auch so einge-

  stellt werden, claß der Serienresonanzkreis auf

  ritte 1, i-etltneitz abgestimmt ist, die von der Fre-

  lluenz der von der :\itenne 13 ausgesandten Wel-

  lest almeicht, und zwar titn einen Betrag, der der

  1>(-i dc#r Spitzenintensität der Hörsignale auftreten-

  den 1# renltienzal>weicliutig gleich ist. Die Spitzen-

  werte der 1-1örsignale bringen dann den Reihen-

  resonatizkreis in 1Zesonanz mit den von der

  .\litetilie 13 ausgestrahlten Wellen.

  l,' iii- den Empfang der von einem solchen Sender

  ausgesandten Wellen ist ein gewöhnlicher Empfän-

  ger für :\nililittidetitnodtilatioti geeignet. Da Fre-

  tIilenz und .Amplitude der von der Antenne 13 aus-

  gestrahlten \Vellen zeitlich konstant bleiben, bei

  dieseln LTlnertn-agtiugsverfaliren sich also nur die

  R iclitung der Ausstrahlung ändert, so empfängt

  der Empfänger je nach der Stärke der Hörsignale

  mehr oder weniger Strahlungsenergie. Die vom

  Empfänger aufgenommenen Wellen erscheinen

  daher in ihrer Amplitude moduliert, trotzdem in

  Wahrheit nur ihre Fortpflanzungsrichtung ge-

  ändert wird.

  Diese Verhältnisse werden durch die Darstel-

  lung der Fig. 2 näher erläutert. Aus dieser Dar-

  stellung geht hervor, wie die von der Sendeantenne

  6o ausgehende Strahlung wechselnder Richtung in

  der Empfangsantenne 63 einen ganz entsprechen-

  den Wechsel in der Empfangsintensität hervorruft.

  Die von der Antenne 6o ausgehenden Strahlen

  werden nämlich an der ionisierten Schicht 61, die

  als parallel zur Erdoberfläche 62 verlaufend ange-

  nommen werden kann, reflektiert. In der Zeichnung

  sind drei solcher Strahlen durch die Geraden 64,

  65 und 66 dargestellt. Diese Strahlen entsprechen

  drei verschiedenen Zeitpunkten. Der Strahl 64 ver-

  läuft annähernd horizontal. Dieser Fall tritt ein,

  wenn die Antenne 23 als Reflektor voll wirksam

  ist. Die Strahlen 65 und 66 nähern sich mehr der

  Senkrechten entsprechend einem geringeren

  Reflexionsvermögen der Antenne 23.

  Der erste Strahl 64 legt nun eünen verhältnis-

  mäßig weiten Weg zurück, bis eine Reflexion an

  der ionisierten Schicht 61 stattfindet. Der reflek-

  tierte Strahl 67 erreicht daher die Erdoberfläche

  erst jenseits der Empfangsantenne 63. Der zweite

  Strahl 65 erreicht die ionisierte Schicht 61 in einem

  kürzeren Abstand und wird daher unter einem

  spitzeren Winkel reflektiert entlang der Geraden

  68, die dicht an der Empfangsantenne 63 vorbei-

  läuft und dann von der Erdoberfläche in der Rich-

  tung 69 wieder reflektiert wird. Der dritte Strahl

  66 trifft die Schicht 61 in noch kürzerer Entfer-

  nung vom Sender 6o und wird in der Richtung 70

  reflektiert, so daß er an einem zwischen Sende- und

  Empfangsantenne liegenden Punkt der Erdober-

  fläche reflektiert wird und weiter in der Richtung

  71 verläuft, abermals an der Schicht 61 reflektiert

  wird und jenseits der Empfangsantenne in der

  Richtung 72 weiterläuft.

  Ans dieser Betrachtung geht hervor, daß die von

  denn Sender 6o ausgestrahlte Energie die Emp-

  faiigsatitcilie jeweils einmal trifft, wend der aus-

  gesandte Strahl die Vertikalebene einmal durch-

  läuft. Um eine Verzerrung der den Empfänger

  treffenden Signale zu vermeiden, ist es angebracht,

  den Winkelbereich, den die Strahlrichtung der aus-

  gesandten Trägerwelle in der Vertikalebene über-

  streicht, so einzustellen, daß die Empfangsantenne

  bei einem einmaligen Überstreichen ebenfalls nur

  einmal getroffen wird.

  Es liegt durchaus im Rahmen der Erfindung,

  zwecks Vermeidung von Verzerrungen die Strahl-

  richtung statt in einer vertikalen, gegebenenfalls in

  einer horizontalen oder irgendeiner anderen Ebene

  schwanken zu lassen.

  Der Sender der Fig. 1 kann statt in der bisher

  beschriebenen Weise auch so betrieben werden,

  daß der ausgesandte Strahl in der vertikalen Ebene

  in;it einer vorgegebenen Frequenz hin und her

  schwankt, wenn keine Hörsignale vorhanden sind, und daß diese Frequenz sich entsprechend der Änderung der Hörsignalstärke ändert. Zu diesem Zweck wird der Schalter 47 in die untere Stellung gebracht. Dadurch wird der Ausgang des Mikrophonverstärkers 43 mit der Entladungsröhre 8o verbunden, die ihrerseits die Betriebsfrequenz der Oszillatorröhre 81 steuert. Dieser Oszillator führt seine Schwingungen dem Widerstand 39 zu. Der Oszillator enthält einen Abstimmkreis, bestehend aus der Induktivität 82 und dem Kondensator 83. Die Kathode 84 ist mit einem Zwischenpunkt der Spule 82 verbunden, deren eines Ende geerdet ist. Dies geerdete Ende der Spule ist über den Überbrückungskondensator 86 mit der Anode 85 gekoppelt, während das andere Ende der Spule über den Kondensator 88, der parallel zu dem Widerstand 89 liegt, mit der Steuerelektrode 87 gekoppelt ist. Die Röhre 81 erhält ihre Betriebsspannung von der Batterie 29 über den Widerstand 9o. Die im Abstimmkreis 82, 83 durch die Röhre 81 aufrechterhaltenen Schwingungen werden auf die Kopplungsspule 9i übertragen. Diese ist mit ihrem einen Ende direkt an das eine Ende des Widerstandes 39, mit ihrem anderen Ende über den Schaltkontakt 92 und den Widerstand 5o an das andere Ende des Widerstandes 39 angeschlossen. Die den Widerstand 39 in dieser Stellung des Schalters 47 zugeführten Schwingungen bewirken, wie aus der vorher beschriebenen Funktion der Reaktanzröhre 26 hervorgeht, ein beständiges Schwanken .der Strahlrichtung der von der Antenne 13 ausgesandten Wellen.
• Parallel zu dem Abstimmkondensator 83 liegt nun die Röhre 8o, die in ganz ähnlicher Weise wie die Röhre 26 als veränderbare Reaktanz wirkt und einen veränderbaren Kondensator darstellt.
• Die Anode 93 der Röhre 8o ist über den Kopplungskondensator 83 an das nichtgeerdete Ende des Abstimmkonden Bators 83 angeschlossen, während die Kathode 95 über den Widerstand 96 mit dem Überbrückungskondensator 97 geerdet ist und damit zugleich an das andere Ende des Abstimmkondensators 83 angeschlossen ist.
• Ihre Betriebsspannung erhält die Röhre 8o über den Widerstand 99 und die Drosselspule 98 von der Batterie 29: Das Schirmgitter ioo ist über den Widerstand ioi ebenfalls an diese Batterie angeschlossen und durch den Überbrückungskondensator 102 wechselstrommäßig geerdet.
• Zwischen Anode 93 und Erde liegt eine Reihenschaltung von Kondensator 104 und Widerstand io5, durch die die Steuerelektrode 103 eine Wechselspannung erhält, die der zwischen Anode 93 und Kathode 95 liegenden Wechselspannung gegenüber voreilt. Denn ganz entsprechend wie bei der Röhre 26 ruft auch hier die zwischen Anode 93 und Kathode 95 liegende Wechselspannung einen voreilenden Strom in der Reihenschaltung von Kondensator 104 und Widerstand io5 hervor, so daß also am Widerstand 105 eine voreilende Steuerspannung entsteht. Durch Einstellung der mittleren Spannung an dem Widerstand 105 kann in ,ganz entsprechender Weise auch hier die Stärke des die Röhre 8o durchfließenden voreilenden Stromes geregelt werden. Infolge des Anschlusses an den Abstimmkreis 82, 83 kann auf diese Weise die Frequenz der in diesem Kreis entstehenden Schwingungen geändert werden.
• Infolge dieser Schaltung des Senders werden nun bei der unteren Stellung der Schaltkontakte 45 und 46 die von dem Mikrophon 42 kommenden Hörsignale über die Leitung 1o6 und den Widerstand 107 dem Widerstand io5 der Röhre 8o zugeführt. Infolgedessen wird die Frequenz des Schwingungskreises 82, 83 im Rhythmus der vom Mikrophon 42 ausgehenden Hörfrequenzsignale geändert, und damit ändert sich auch die Strahlrichtung der von der Antenne 13 ausgesandten Wellen im gleichen Rhythmus. Der Vorgang im einzelnen ist dabei folgender: Die den Hörfrequenzsignalen entsprechende verstärkte Spannung erscheint über dem Widerstand io5, ändert die Stärke des die Röhre 8o durchfließenden, voreilenden Stromes, ändert damit die Frequenz der im Abstimmkreis 82, 83 erzeugten Schwingungen und demzufolge die Frequenz, mit der sich die Stärke des durch die Röhre 26 fließenden, voreilenden Stromes ändert, und ändert damit auch die Frequenz, mit der der von der Antenne 13 ausgehende Richtstrahl in der Vertikalebene auf und ab schwankt, in Abhängigkeit von der Stärke der Mikrophonsignale.
• Es ist zweckmäßig, die Frequenz, mit der der Richtstrahl bei Abwesenheit eines Hörsignals in seiner Richtung schwankt, höher als die höchste zu übertragende Signalfrequenz zu wählen. Sollen z. B. Hörsignale übertragen werden, deren Frequenz bis io kHz reicht, so wird der Abstimmkreis der Röhre 81 so abgestimmt, daß er Schwingungen von einer Frequenz höher als io kHz, z. B. in der Größenordnung von 2o kHz bis 5o kHz, erzeugt.
• Ein gewöhnlicher Empfänger, der zum Empfang von Signalen einer Frequenz von weniger als io kHz bestimmt ist, spricht auf eine in der soeben beschriebenen Weise übertragene Welle nicht an; denn die- Amplitude und Frequcnz der übertragenen Welle bleiben ja zeitlich konstant, vielmehr ändert sich nur die Richtung, in der sie ausgestrahlt wird. Ein entfernt aufgestellter Empfänger empfängt daher die ausgesandte Welle intermittierend, wie dies bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 auseinandergesetzt ist, aber in einem so schnellen Rhythmus, daß sie unhörbar bleibt. Ein gewöhnlicher Empfänger nimmt also die Welle wie einen unmodulierten Träger, der ununterbrochen ausgestrahlt wird, auf.
• Fig.3 zeigt nun einen Empfänger, der speziell für den Empfang der Wellen vorgesehen ist, die in der unteren Stellung des Schalters 47 ausgesandt werden.
• Die Antenne i io nimmt die sie überstreichende Trägerwelle auf und führt sie dem Empfänger i i i zu, der einen Abstimmkreis und Verstärkermittel für die Trägerwelle enthält. Die Trägerwelle wird vom Ausgangskreis des Empfängers über einen mittels des Kondensators 113 abgestinunten übertrager 112 einem Diodendetektor 114 zugeführt. In Reihe mit der Diode liegt der durch einen Kondensator i 16 überbrückte Lastw widerstand i 15.
• Wird der Richtstrahl in einer solchen Richtung ausgestrahlt, daß der Empfänger maximale Energie aufnimmt, so entsteht an dem Widerstand i 15 eine Höchstspannung entsprechend der konstanten Stärke der Trägerwelle. Wird dagegen der Izichtstrahl in einer anderen Richtung ausgestrahlt, so daß der Empfänger ein Minimum an Energie aufnimmt, so nimmt die Spannung über den Widerstand i 15 ihren niedrigsten Wert an. Die Frequenz der Spannung über dem Widerstand 115 ist bei Abwesenheit eines Hörsignals konstant.
• Wird jedoch ein Hörsignal übertragen, so weicht die Frequenz von diesem Wert ab. tiie Spannung an dem Widerstand i15 hat demnach den Charakter einer frequenzmodulierten Trägerwelle, nur mit dem Unterschied, daß ihre mittlere Frequenz unterlialb der üblichen Radiofrequenzen liegt. Diese mittlere Frequenz entspricht der Frequenz, in der der Abstimmkreis 82, 83 bei Abwesenheit von Hörsignalen schwingt, und beträgt, wie angegeben, zweckmäßigerweise etwa 2o ooo Hz bis 50 ooo Hz. Parallel zu dem Widerstand 115 ist nun ein Diodengleichrichter 117 mit einer Vorspannungsbatterie 118 vorgesehen. Die Vorspannung ist niedrig und beträgt nur etwa i Volt. Sie besitzt ein solches Vorzeichen, daß die Diode bei Abwesenlreit einer Spannung an dem Widerstand 115 nicht leitend ist. Wenn die Wechselspannung an dem Widerstand 115 einen Spitzenwert besitzt, der größer als die `'orspannung ist, so fließt ein Strom durch die Diode 117 und reduziert die Spannung. Die Diode 117 wirkt also wie ein Begrenzer bei einem Frequenzmodulationsempfänger. Der Empfänger i i i besitzt eine solche Verstärkungsreserve, daß die an dem Widerstand 115 auftretenden Spannungen stets größer als ,die Vorspannung sind. Die über der Reihenschaltung von Diode 117 und Batterie 118 auftretende Spannung ist also auf einen konstanten Höchstwert begrenzt.
• Parallel zum Widerstand 115 liegt nun weiterhin ein Kreis, der so ausgebildet ist, daß er auf Frequenzabweichungen anspricht, die die Spannung über dem Widerstand 115 gegenüber einer vorgegebenen Frequenz, die gleich der Frequenz ist, auf die der Kreis 82, 83 abgestimmt ist, zeigt. In diesem Kreis wird infolgedessen eine Spannung erzeugt, deren Polarität und Größe der Richtung und der Größe der F requenzabweichung entspricht. Diese Spännung stellt demnach die vom Mikrophon 42 ausgehenden Hörsignale dar bzw. bei Abwesenheit der Hörsignale die Frequenz der im Abstimmkreis 82, 83 erzeugten Schwingungen.
• Wie aus Fig.3 ersichtlich, umfaßt der Parallelkreis ein Paar Diodengleichrichter 122 und 123, von denen jeder zwei Spannungskomponenten erhält. Die erste dieser Spannungskomponenten ist in Phase mit der Spannung über dem Widerstand 115 und wird über den Kopplungskondensator 121 zugeführt, der zwischen die Mittelanzapfung des Transformators iig und einen Punkt zwischen Widerstand 115 und Detektor 114 angeschlossen ist. An die Sekundärwicklung des Transformators i 1y sind die Diodengleich=_chtr-r 122 und 123 zusammen mit den in Reihe liegenden Lastwiderständen 124 und 125 in Gegentaktschaltung angeschlossen. Zu diesem Zweck ist eine leitende Verbindung zwischen der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators i ig und dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 124 und 125 durch die Leitung 131 hergestellt. Ein Überbrückungskondensator 126 liegt parallel zu den beiden Lastwiderständen und ein weiterer Überbrückungskondensator parallel zum Widerstand 125. Diese Kondensatoren weisen eine kleine Impedanz auf gegenüber Spannungen von der Frequenz der am Widerstand i 15 ,erzeugten Spannungen, jedoch ist ihre Impedanz groß gegenüber Spannungen bis zu den höchsten Frequenzen @d'-'r Hörsignale. Die den Dioden 122 und 123 zugeführte erste Spannungskomponente erzeugt über den Widerständen 124 und 125 entgegengesetzt gleiche Spannungsabfälle.
• Die zweite Spannungskomponente erhalten die Dioden 122 und 123 dadurch, daß die Primärwicklung des Transformators i ig parallel zu dem Widerstand 115 liegt. Durch einen Kondensator 120 ist die Sekundärwicklung abgestimmt. Ist die Frequenz der an dem Widerstand 115 erzeugten Spannungen gleich dieser Abstimmfrequenz, so erhält der eine Diodengleichrichter eine Spannung, die im wesentlichen um go° voreilt, während die andere eine Spannung erhält, die im wesentlichen um go° nacheilt gegenüber der Spannung am Widerstand i 15.
• Da nun die Frequenz der am Widerstand 115 entstehenden Spannungen schwankt, ändert sich auch die Phasenbeziehung zwischen den beiden Spannungskomponenten, die die Dioden erhalten, und zwar derart, daß .die der einen Diode zugeführten Spannungskomponenten ihren Phasenunterschied verringern und die der anderen Diode zugeführten Spannungskomponenten ihren Phasenunterschied vergrößern. Wenn also die Frequenz der über dem Widerstand 115 entstehenden Spannung von der Resonanzfrequenz des vom Transformator i ig und Kondensator 120 gebildeten Abstimmkreises abweicht, erhält die eine Diode eine größere Spannung als die andere Diode. Infolgedessen entsteht über dem einen der Lastwiderstände eine größere gleichgerichtete Komponente als über dem anderen. An den Endpunkten der Reihenschaltung der Widerstände 124 und 125 erscheint demnach in diesem Falle eine Signalspannung, die über den Kopplungskondensator 128 dem Hörfrequenzverstärker 129 zugeführt wird, Die verstärkten Signale werden dann durch den Lautsprecher 130 wiedergegeben.
• Durch eine dritte Stellung des Schalters 47 kann eine dritte Betriebsweise des Senders der Fig. i vorgenommen werden, bei der der von der Richtantenne 13 ausgesandte Richtstrahl in der Vertikalebene mit einer bestimmten Geschwindigkeit hin und her schwankt, während die Frequenz der Trägerwelle entsprechend der Stärke der Hörsignale moduliert wird. Bei dieser Betriebsweise ist der Empfang an einer entfernten Empfangsstelle durch die dauernde Richtungsänderung des Richtstrahles sichergestellt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde. Durch die zusätzliche Frequenzmodulation wird aber eine Signalübertragung erreicht, die im wesentlichen frei ist von selektiven Schwunderscheinungen, wie sie bei der Vielwegübertragung auftreten, wenn amplitudeninodulierteWellen benutzt werden.
• Um diese dritte Betriebsweise durchzuführen, wird der Schalter 47 in .die obere Stellung bewegt. Hierdurch wird erreicht, daß die Frequenz der in dein Schwingungskreis io erzeugten Schwingungen sich entsprechend der Stärke der Hörsignale ändert. Bei dieser Schalterstellung entsteht über dem Widerstand 105 keine Hörsignalspannung. Infolgedessen fließt durch .die Röhre 8o ein konstanter Strom, und die Frequenz der Schwingungen im Abstimmkreis 82, 83 bleibt konstant. Da die Ausstrahlungsrichtung der von der Antenne 13 ausgesandten Wellen von der Stärke der Schwingungen im Abstimmkreis 82, 83 abhängt, ändert sich die Ausstrahlungsrichtung periodisch mit konstanter Frequenz.
• Mittels der Röhre 140 wird nun eine Frequenzmodulation der vom Schwingungskreis io erzeugten Schwingungen nach Maßgabe der vom Mikrophon 42 ausgehenden Hörsignale vorgenommen. Die Röhre 140 ist zu diesem Zweck mit dem Schwingungskreis io in der gleichen Weise verbunden, wie die Röhre 8o mit dem Schwingungskreis 82, 83 verbunden ist. Die Anode 141 ist über den Kopplungskondensator 142 an das nichtgeerdete, Ende des Schwingungskreises io angeschlossen. Die Kathode 143 ist über den Kathodenwiderstand 144, der durch den Kondensator 145 überbrückt ist, geerdet und damit zugleich an das geerdete Ende des Schwingungskreises io angeschlossen. Die zwischen den Endpunkten des Schwingungskreises io auftretenden Spannungen erscheinen damit an der Anoden-Kathoden-Strecke der Röhre 140, die durch den Kondensator 151 und den Widerstand 153 so geschaltet ist, daß in ihr der Strom der Spannung gegenüber voreilt.
• Die Anode 1.I1 erhält ihre Betriebsspannung Tiber die Drosselspule 146 und den Widerstand 147 von der Spannungsquelle 22. Das Schirmgitter 148 erhält seine Spannung von derselben Spannungsquelle über den Widerstand i 5o und ist über den Kondensator 149 nach Erde zu überbrückt. Das Steuergitter 152 ist an den Verbindungspunkt des Kondensators ist und des Widerstandes 153 angeschlossen. Die an den Endpunkten des Schwingungskreises io auftretende Spannung erscheint über der Reihenschaltung von Kondensator 151 und Widerstand 153 und ruft damit einen voreilenden Strom hervor. Dieser voreilende Strom erzeugt an dein Widerstand 153 eine voreilende Spannung. Diese dein Steuergitter 152 zugeführte Spannung

  bewirkt, daß in der Röhre 1.Io ein Strom fließt, der

  der Spannung an den Enden des Schwingungs-

  kreises gegenüber voreilt. Die Röhre 140 stellt

  demnach einen Kondensator dar, der parallel zum

  Schwingungskreis io liegt. Durch die Einstellung

  der mittleren Spannung am @-Viderstand 153 kann

  die Größe dieses Kondensators und damit die Reso-

  nanzfrequenz des Schwingungskreises io einge-

  stellt werden.

  In der oberen Stellung des Schalters 47 werden

  nun über die Schaltkontakte 45 und 46 die vom

  \Iikroplion 42 ausgehenden Signalspannungen der

  Leitung 154 zugeführt, die an das Steuergitter 152

  angeschlossen ist. Infolgedessen wird die Stärke

  des die Röhre 14o durchfließenden, voreilenden

  Stromes und damit die Frequenz der vom Schwin-

  gungskreis io erzeugten und von der Antenne 13

  ausgesandten Wellen durch die Stärke der Signale

  bestimmt.

  Durch diese Schaltung wird also die Aus-

  strahlungsrichtung des Senders periodisch in der

  Vertikalebene geändert, während die Frequenz der

  Strahlung entsprechend der Stärke der Signale

  schwankt.

  Es ist ein gemeinsames Merkmal aller Ausfüh-

  rungsformen der Erfindung, ciao die Amplitude der

  ausgesandten Trägerwelle konstant gehalten wird,

  während die Signale entweder durch Änderung der

  Richteigenschaften der Ausstrahlung, z. B. durch

  Richtungsänderung eines Richtstrahles, oder durch

  Änderung der Richtung der Polarisationsebene der

  Strahlung übermittelt werden,

  Dadurch, daß die Amplitude der Trägerwelle

  konstant gehalten wird, ist sichergestellt, daß jeder-

  zeit ein Höchstbetrag an Strahlung vom Empfän-

  ger aufgenommen wird. Werden die Signale statt

  durch eine Änderung der Amplitude der Träger-

  welle gemäß der Erfindung durch eine Änderung

  der Richteigenschaften der Welle übertragen, so ist

  der Einfluß der Schwankungen iin Reflexionsver-

  mögen der Ionosphäre@auf die Stärke der reflektier-

  ten Strahlung und damit die Verzerrung der Si-

  gnale auf ein Minimum herabgesetzt. Die Vermin-

  derung der durch Schwankungen des keflexionsver-

  mögens der höheren Schichten der Atmosphäre ver-

  ursachten Schwankungen der Stärke der empfan-

  genen Signale wird durch die in Fig. 3 angegebene

  Begrenzerschaltung wirkungsvoll unterstützt.

  Fig. 4 zeigt eine Sendeschaltung, bei der in Wei-

  terbildung der Erfindung die Polarisationsebene

  der ausgesandten Strahlung zwischen einer verti-

  kalen und einer horizontalen I?bene in Abhängig-

  keit von der Stärke der Signale geändert wird.

  Durch den Träger%N-ellengeiierator 16o werden über

  die beiden Entladungsröhren 161 und 162 SchWin-

  gungen den beiden Antennen 163 und 164 zuge-

  führt. Diese beiden Röhren besitzen die Anoden

  173 1>zw. 181, die Steuerelektroden 168 bzw. 177

  und die Kathoden 172 bzw#. 180. Die Antenne 163

  sendet vertikalpolarisierte, die Antenne 164 hori-

  zontalpolarisierte Wellen aus. Mittel, die den

  1likrophonverstärker 165 einschließen, sind vorge-

  sehen, um die beiden Röhren 161 und 162 abwech-

  selnd leitend zu machen in Abhängigkeit von der Märke der voni \likrophon 166 ausgehenden Signale. Zu diesem Zweck sind im Steuerkreis der gegeneinandergesclialteten Röhren 161 und 162 je ein allgestimmter Schwingungskreis 167 und 176 vorgesehen, die mit dem Trägerwellengenerator gekoppelt sind. Ferner liegt in Reihe mit diesen Schwingungskreisen je ein Widerstand 169 und 178, die durch Kondensatoren 170 und 179 überbrückt sind, und eine gemeinsame Vorspannungsbatterie 171. Ini :'\usgangskreis der Röhren 161 und 162 liegt je ein abgestimmter Schwingungskreis 174 und 182, an die die Antennen 163 und 164 angeschlossen sind. Ihre Betriebsspannung erhalten die "Xnoden der beiden Röhren durch die gemeinsame Batterie 175.
• Die :\likrophonsignale werden durch den in Gegentakt geschalteten Verstärker 165 den in Reihe liegenden Widerständen 169 und 178 zugeführt. Die lrl>erbrückungskondensatoren der Widerstände stellen zwar für die Trägerwelle eine kleine Reaktauz, für die Signale jedoch, bis zu den höchsten 1,7 requenzen, eineu großen Widerstand dar. Bei wachsender Signalstärke erhält der eine der Widerstände eine wachsende positive, der andere Widerstand eine wachsende negative Spannung. Dadurch nimmt die Leitfähigkeit der einen der beiden IZö liren 161 und 162 zu, die Leitfähigkeit der anderen ab. Damit ändert sich das Verhältnis der \utcile. die die beiden Antennen 163 und 164 von den Schwingungen des Generators 16o erhalten, entsprechend der Stärke der Signale. Dementsprechend ändert sich auch die Polarisationsebene der von dem Antennensystem ausgesandten Wellen.
• Zum Empfang der von dem Sender der Fig.4 ausgesandten Wellen kann ein Empfänger für Amplitudenmodulation dienen, sofern die Empfangsantenne die Wellen einer Polarisationsebene gegenüber Wellen einer anderen Polarisationsebene -bevorzugt, wie dies z. B. bei einem als Alltenne dienenden geraden Draht der Fall ist.
• Es liegt iin Rahmen der Erfindung, nicht nur, wie bisher beschrieben, eine einzige der Richteigenschaften der ausgesandten Wellen, sondern gleichzeitig mehrere dieser Eigenschaften zu ändern, z. 13. eine Modulation der Ausstrahlungsrichtung eines Richtstrahles in der horizontalen und vertikalen Ebene und in Übereinstimmung damit eine '.Modulation der Polarisationsebene des Strahles vorzunehmen. Gegebenenfalls kann auch die Frequenz oder Amplitude der Trägerwelle in Übereinstimmung mit der '.Modulation der Ausstrahlungsrichtung geändert werden, obgleich, wie bereits dargelegt, eine Konstanz der Amplitude der Trä ,erwelle bevorzugt wird. Der Sender gemäß Fig. 4 kann auch in ähnlicher Weise wie der Sender gemäß Fig. i so abgewandelt werden daß verschiedene Betriebsweisen möglich sind, z. B, die Modulationsfrequenz für die Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Signalstärke geändert wird, oder statt dessen diese Frequenz konstant gehalten und dabei die Trägerwellenfrequenz in Abhängigkeit von der Signalstärke geändert wird. Der Empfänger gemäß Fig. 3 in Verbindung mit einer \ntentie in Form eines geraden Drahtes kann dabei zum Empfang von Signalen dienen, bei denen die Frequenz, mit der die Richtung der Polarisationsebene geändert wird, der Stärke der Signale entspricht.

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Signalübertragung mittels drahtloser Trägerwellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausstrahlung der Wellen eine oder mehrere der Richteigenschaften der vorzugsweise in ihrer Amplitude konstant gehaltenen Trägerwelle periodisch geändert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Richteigenschaften der Trägerwelle in Abhängigkeit von der Stärke der zu übertragenden Signale geändert bzw. in ihrer Frequenz moduliert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstrahlungsrichtung der als Richtstrahl ausgesandten Trägerwelle in Abhängigkeit von. der Stärke der zu übertragenden Signale geändert bzw. in ihrer Frequenz moduliert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsebene der ausgesandten Trägerwelle in Abhängigkeit von der Stärke der zu übertragenden Signale geändert bzw. in ihrer Frequenz moduliert wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Richteigenschaften der Trägerwelle mit konstanter Frequenz geändert wird und die Trägerwelle durch die zu übertragenden Signale frequenzmoduliert wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstrahlungsrichtung der als Richtstrahl ausgesandten Trägerwelle mit konstanter Frequenz geändert wird und die Trägerwelle durch die zu übertragenden Signale frequ.enzmo,duliert wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch-gekennzeichnet, daß die Polarisationsebene der Trägerwelle mit konstanter Frequenz geändert wird und die Trägerwelle durch die zu übertragenden Signale frequenzmoduliert wird. B.
8. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aussendung der Wellen ein Richtantennensystem dient, das aus zwei parallel zueinander im Abstand einer Viertelwellenlänge angeordneten Dipolantennen besteht, deren eine an den Trägerwellengenerator angeschlossen ist, während die andere als Reflektor mit periodisch veränderbarer Reflexionseigenschaft ausgebildet ist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Reflektor dienende Dipolantenne in ihrer Mitte durch einen Reihenresonanzkreis überbrückt ist, dessen Resonanzfrequenz periodisch veränderbar ist. io.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Kondensator der Reihenresonanzschaltung eine Reaktanzröhre geschaltet ist, deren Steuergitter die Signalspannungen zugeführt werden. i i.
11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator der Reihenresonanzschaltung eine Reaktanzröhre parallel geschaltet ist, deren Steuergitter überhörfrequente Schwingungen zugeführt werden.
12. 12. Anordnung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Steuergitter der Reaktanzröhre zugeführten Schwingungen durch die Signale mittels einer weiteren Reaktanzröhre frequen.zmoduliert sind.
13. 13. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aussendung der Wellen eine vertikalpolarisierte Wellen und eine horizontalpolarisierte Wellen aussendende Antenne vorgesehen ist, die beide von dein Trägerwellengenerator über je ein Entladungsgefäß gespeist werden, deren Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Stärke der zu übertragenden Signale gegensinnig geändert wird.
14. 14. Anordnung zum Empfang der durch die Anordnung nach Anspruch 12 ausgesandten Wellen, bestehend aus einem Frequenzmodulationsempfänger mit Amplitudenbegrenzer und einem Frequenzdetektor, dessen Resonanzkreis auf die Frequenz oder im wesentlichen auf die Frequenz abgestimmt ist, in der die Strahlrichtung der ausgesandten Wellen bei Abwesenheit von Signalen schwankt.