DE874927C - Ultrakurzwellenanordnung zum gerichteten Gegenverkehr - Google Patents

Description

• Ultrakurzwellenanordnung zum gerichteten Gegenverkehr Die Erfindung betrifft eine Ultrakurzwellenanordnung zum gerichteten Gegenverkehr unter Verwendung von Hohlrohrleitungen und Hohlrohrstrahlern, deren Breitenabmessungen von der Größenordnung der Wellenlänge sind. Erfindungsgemäß sind in der Hohlrohrleitung eine Sende- und Empfangsröhre derart in einem der Wellenlänge entsprechenden axialen Abstand untergebracht, daP sie die Hohlrohrleitung direkt anregen bzw. von ihr angeregt werden.
• Es ist bisher schon bekanntgeworden, Rohrleitungen für Wasser, Gas, Petroleum us.w. zur Fortleitung elektromagnetischer Wellen zu verwenden. Abgesehen davon, daß es sich hierbei nicht um Rohre, .deren Breiten(abmessung von der Größenordnungder Wellenlänge ist, handelt, stellen diese Rohre auch keinen Strahler für gerichteten Gegenverkehr dar. Weiterhin ist es bekanntgeworden, eine Linearantenne in der Achse eines metallischen Hohlzylinders anzuordnen. Letzterer dient dabei als Resonator, sofern die Abstimmung .des Zylinders auf die Betriebswellenlänge erfolgt ist. Die Röhren zur Schwingungserzeugung sind dabei außerhalb des Hohlzylinders angeordnet.
• Demgegenüber bestehen die Vorteile der Erfindung darin, daß vermöge der direkten Anregung des Hohlzylinders die ganze Anordnung einfacher und damit leichter wird und außerdem .die Röhren u. dgl. durch den. Einbau in den Hohlzylinder einen mechanischen Schutz erhalten. Diese Vorteile sind insbesondere für transportable Geräte, z. B. für Flugzeuge, Fahrzeuge usw., von Bedeutung, da es hier bei geringem Gewicht und Platzbedarf auf robuste Bauweise ankommt.
• Besonders einfach gestaltet sich die konstruktive Durchführung des Erfindungsgedankens, wenn Sender-" und Empfänger zeit -verschiedener, insbesondere aber benachbarter Wellenlänge arbeiten.. Es genügt hierbei ein relativ geringer Unterschied der Eigenwellen von Sender und Empfänger, um beide genügend zu daß ein-gleichzeitiger Betrieb von Sender und Empfänger möglich ist. Die= Eigenfrequenz der für den Sender und Empfänger gemeinsamvorgesehenenStrahleranordnung wird vorteilhaft so gewählt, daß sie zwischen der Eigenfrequenz von Sender und Empfänge: liegt. Die Verstimmung zwischen Sender und Strahleranordnung einerseits und Empfänger und Strähleranordnung andererseits kann dann vorteilhaft wenigstens angenähert gleich groß gemacht werden. Eine weitere Möglichkeit, eine störende Beeinflussung von Sender und Empfänger zu vermeiden, besteht darin, zwischen Sender und Empfänger bzw. in die zur Ankopplung an die Strahleranordnung vorgesehene Energieleitung Siebmittel vorzusehen, wie sie an sich bekannt sind.
• Sollen Sender und Empfänger auf der gleichen Welle arbeiten, so können die hierbei auftretenden Schwierigkeiten am einfachsten dadurch vermieden werden, daß Sender und Empfänger abwechselnd mit der Strahlereinrichtung zusammenarbeiten.
• Zur Durchführung dieses Gedankens bieten sich verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, Sender und Empfänger abwechselnd mit der Strahlereinrichtung zu koppeln, wobei vorteilhaft Sender und Empfänger betriebsbereit bleiben. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, Sender und Empfänger abwechselnd betriebsbereit zu machen und zu blockieren. Eine solche periodische Umschaltung kann beispielsweise tonfrequent bzw. auch überhörfrequent oder hochfrequent erfolgen. Vorteilhaft geht man hierbei so vor, daß die thermische Belastung der Röhre, insbesondere die der Empfängerröhre, unverändert bleibt, um eine durch Temperaturschwankungen auftretende Wellenlängenänderung zu vermeiden.
• Als Sender bzw. Empfänger eignen sich Röhren, welche in einer :der bekannten Schaltungen, beispielsweise in der Rückkopplungsschaltung, in der Bremsfeldschaltung oder in derMagnetronschaltung usw. entdämpft bzw. zu Schwingungen angefacht werden. Da -bei solchen Röhren nur bei ganz bestimmten Betriebsverhältnissen, insbesondere Spannungen- an den 'Elektroden, Schwingungen bestehen bzw: eine Empfangsempfindlichkeit vorhanden ist, kann die Umschaltung schon durch relativ geringe Änderungen .der Betriebsspannungen erfolgen. Dieses erweist sich für die Konstanthaltung der thermischen Belastung der Röhre als besonders vorteilhaft. Es hat sich ferner gezeigt, daß bei Anwendung der Brernsfeldschaltung bei der Senderöhre vorzugsweise die Gitterspannung und bei der Empfangsröhre vorzugsweise die Bremselektrodenspannung geändert wird, um die Betriebsverhältnisse der beiden Röhren-möglichst wenig zu-stören. Da bei Röhren in der Bremsfeldschaltung mit der Änderung der Spannungen an den Elektroden häufig auch eine Wellenlängenänderung verbunden ist, genügt es auch, wenn die Betriebsspannungen von Sender und -Empfänger so weit -geändert werden, daß eine hinreichende Verstimmung beider erfolgt.
• ,Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die Abb. i bis 6b verwiesen. In Abb. i ist ein metallisches Rohr `3q.- vorgesehen,,. _ das in seinem Innern die Sende- und Empfangsröhre 2i bzw. 2,1" enthält. Das Rohr kann z. B. einen zylindrischen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Der Durchmesser bzw: die Durchmesser werden von der Größenordnung der Wellenlänge gewählt. Der Abstand von Sende- und Empfangskreis wird vorteilhaft -gleich der halben Wellenlänge oder einem ganzz2;hligen Vielfachen hiervon gewählt. Ebenso ist die Entfernung zwischen :der inneren Stirnfläche des beweglichen Kolbens 28 und dem zunächstliegenden Schwingungskreis der Röhre 2.i bei Verwendung magnetischer Dipole gleich der halben Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon. Bei Benutzung eines elektrischen Dipols in .den Röhren 2i bzw. 2i' muß die zuletzt genannte Entfernung ungefähr mit der Viertelwellenlänge oder einem ungeradzahligen Vielfachen hiervon übereinstimmen. Zur Aus- oder Einstrahlung von Schwingungsenergie dient unmittelbar die Öffnung 35- am rechten Ende :des Rohres 3q.. Es hat sich gezeigt, daß bei genügender Länge ,des zwischen der Öffnung 35 und dem Sende- bzw. Empfangskreis liegende Teil des Rohres eine relativ gute Bündelung erzielt werden kann.
• Die beschriebene Strahleranordnung zeit besonders dann Vorteile; wenn es sich darum handelt, durch relativ starke Wände hindurch oder über Gegenstände von gewisser Dicke hinweg zu senden oder zu empfangen. Der Strahler kann dann beispielsweise nach dem Prinzip eines, Teleskopmastes in seiner Länge veränderlich und durch entsprechendes Auskurbeln auf die richtige Länge abgestimmt werden. Auch 'ist es möglich, bei vertikaler Anordnung des Rohres und bei Anordnung eines gegebenenfalls unter einem Winkel, insbesondere von q.5°, geneigten Reflektors die Anordnung dazu zu benutzen, um über Hindernisse hinwegzustrahlen. Es ist dabei möglich, das Rohr genau auf die Länge einzustellen, bei der ein Optimum an Leistung abgegeben wird. Statt unter einem Winkel geneigte Reflektoreui zu verwenden, kann das Rohr auch am Ende mit einer Krümmung versehen sein. Es, lassen sich auch. eine Anzahl solcher Anordnungen zu einem Gruppenstrahler zusammenfassen, um eine Erhöhung .der Richtwirkung zu erzielen.
• Für besondere Fälle ist es erwünscht, daß der Innenraum- des Rohres 34. in dem Beispiel der Abb. i nicht mit dem Außenraum kommuniziert. Uni dieses zu verhindern, kann beispielsweise die Stirnfläche .des Rohres 35 mit einem dünnen dielektrischen Schirm versehen sein. Ein Ausführungsbeispiel mit einem metallenen Verschluß an der i Öffnung 35 .zeigt die Abb. 2. Zum Abschluß der Öffnung dient hier -ein als parabolischer Reflektor msgebildeter Leiter 36, der in der Umgebung seines Brennpunktes mit einer Antenne 37 versehen ist. Die Anköpplung der -Antenne,37 an den Innenraum ies Rohres 3q.. erfolgtdurch einen Leiter 38, der in der Umgebung des Scheitels den. Reflektor 36 isoliert durchsetzt. An der Durchdringungsstelle kann dann ein gasdichter Isolator 39 vorgesehen sein. Die Länge des in den Innenraum des Rohres 34 hineinragenden Leiters 3$ kann in günstigster Weise auf die Wellenlänge abgestimmt sein, insbesondere derartig, daß sich an der Durchtrittsstelle ein Spannungsknoten, ausbildet und am Ende ein Spannungsbauch. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß, wie dargestellt, die Öffnung des Reflektors 36 gleich der Öffnung des Rohres 34 gewählt wird. Es kann zur Erhöhung .der Bün@delungswirkung der Reflektor eine bedeutend größere Öffnung als das Rohr erhalten.
• Bereitet es Schwierigkeiten, den Innenraum des Rohres 34 gasdicht abzuschließen, so kann dieser auch unter einem leichten Überdruck gehalten werden, so daß durch etwaige Undichtigkeiten eine Zufuhr von verunreinigter Luft von außen unmöglich gemacht wird.
• An Stelle eines mit zylindrischem oder elliptischem Querschnitt ausgebildeten Rohres können natürlich auch andere metallische Hohlkörper benutzt werden, welche Sender und Empfänger enthalten und mindestens nach einer Seite mit Öffnungen versehen sind, durch .die Strahlung aus- oder eintreten kann. Abb. 3 a und 3 b zeigen im Seiten-und Grun.driß ein Ausführungsbeispiel, bei dem Sende- und Empfangsröhre 2i und 2i' in den Brennlinien eines elliptischen, an den beiden Stirnflächen abgeschlossenen: Zylinders untergebracht sind. Der rechte Scheitelteil des elliptischen Zylinders 40 ist entfernt, und an die dadurch entstehende Öffnung schließt ein parabolischer Reflektor 41 an, dessen Brennlinie mit einer Brennlinie des elliptischen Hohlkörpers zusammenfällt. Auch diese Anordnung eignet sich zum gleichzeitigen oder abwechselnden. Senden oder Empfangen. Die Abstände ,der in den beiden Rohren vorgesehenen Schwingungskreise bzw. auf die Brennweiten der Ellipse müssen hier in ähnlicher Weise, wie dies bereits geschildert ist, in einem rationalen Verhältnis zur halben Wellenlänge bzw. zur Viertelwellenlänge stehen, wenn die günstigsten Betriebsverhältnisse ' erhalten werden sollen. An Stelle der zylindrischen Anordnung kann auch eine rotationssymmetrische bzw. eine Anordnung mit elliptischem Querschnitt treten.
• Ein Ausführungsbeispiel mit einem rohrförmigen Sender und Empfänger enthaltenden Hohlkörper ist ferner noch in Abb. 4 dargestellt. Das in der Abbildung dargestellte Ausführungsbeispiel ist ganz ähnlich -wie das in Abb. i dargestellte, mit dem Unterschied, daß die für den Ein- bzw. Austritt der Strahlung vorgesehene Öffnung 35 mit einer Spiegelanordnung 42 zur Verbesserung der Bündelung versehen ist.
• Bei den Beispielen in Abb. i und 4 fällt die Vorzugsrichtung der Strahlung mit der Achsenrichtung des Rohres zusammen. Statt dessen kann, insbesonderewennHindernisse zu umgehen sind, das Rohr 34 auch gekrümmt sein. Ein dieser Ausführungsform entsprechendes Beispiel ist in Abb. 5 dargestellt. Das an seinem oberen Ende unter 9o° abgebogene Rohr 43 ist ebenso, wie in dem vorausgehenden Beispiel, mit einem Abschlußreflektor 42 versehen. Der obere Teil der Anordnung ist ferner in der Vertikalen teleskopartig verstellbar, um Hindernisse verschiedener Höhe überwinden zu können.
• Die Abb.6a und 6b zeigen ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie Abb. 2, mit .dem Unterschied, daß zur Ankopplung des parabolischen Strahlers 44 eine in dem Scheitel desselben vorgesehene spaltförmige Öffnung dient. Es hat sich gezeigt, daß eine solche schmale Öffnung genügt, um den Innenraum des rohrförmigen Hohlkörpers 34 mit der Innenfläche des konkav gewölbten Strahlers 44 zu koppeln.
• Bei den mit derartigen Anordnungen dargestellten Versuchen wurde mit Wellenlängen von 20 cm und darunter, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von ungefähr 14 cm, gearbeitet. Der Durchmesser des Rohres 34 betrug in einem günstigen Fall 15 cm. Die Entfernung von der Mitte der Sende- bzw. Empfangsröhre und der Öffnung des Rohres war etwa 14 Wellenlängen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ultrakurzwellenanordnung zum gerichteten Gegenverkehr unter Verwendung von Hohlrohrleitungen und Hohlrohrstrahlern, deren Breitenabmessungen von der Größenordnung der Wellenlänge sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sende- und eine Empfangsröhre derart in der Hohlrohrleitung in einem der Wellenlänge entsprechenden axialen Abstand untergebracht sind, daß sie die Hohlrohrleitung direkt anregen bzw. von ihr angeregt werden,
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .die Hohlrohrleitung in eine trichterförmige Öffnung übergeht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das der Gegenseite zugekehrte Ende der Hohlrohrleitung durch einen nach innen gekrümmten Reflektor abgeschlossen ist und d aß .die Strahlungsenergie durch eine Hilfsantenne oder einen kleinen Spalt im Scheitel des Reflektors der Hohlrohrleitung zugeführt bzw. davon abgeführt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, :dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrohrleitung einen kreisrunden oder elliptischen O:uerschnitt aufweist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrohrleitung durch einen verstellbaren leitenden Kolben abstimrnbar ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahlereinrichtungen zu einem Richtstrahlersystem vereinigt sind.