DE299301C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, aus einem Gemenge elektrischer Schwingungen diejenigen von einer bestimmten Wellenlänge auszusondern und ist insbesondere für die Wellentelegraphie geeignet. Eines der Hauptprobleme, welches in letzterer auftritt, ist die Unterdrückung von Wellen verschiedener Wellenlängen, welche mit den Wellen interferieren, die das aufzunehmende Zeichen bilden. Das bisher für diesen Zweck übliche Verfahren besteht in der Benutzung abgestimmter Schwingungskreise, die durch Wellen bestimmter Frequenz derart erregt werden, daß jeder folgende Impuls seine Energie dem vorangegangenen Impuls hinzufügt, während störende Impulse von abweichender Frequenz wenig Wirkung haben. Hierbei ist jedoch große Genauigkeit der Einstellung erforderlich, wenn bei der Aufnahme schwacher Zeichen starke, störende Impulse ausgeschieden werden sollen, und hierdurch ist diesem Verfahren eine bestimmte Grenze gesetzt.

Gemäß der Erfindung werden mehrere abgestimmte Kreise in Kaskadenschaltung angeordnet, und zwar sind die einzelnen abgestimmten Stromkreise durch Relais verbunden, deren jedes eine besondere Stromquelle derart beeinflußt, daß sie Schwingungen erzeugt, welche hinsichtlich der Frequenz mit den dem Relais aufgedrückten Spannungsschwingungen übereinstimmen. Hierdurch wird erreicht, daß die Sicherheit gegen Störungen durch nicht gewünschte Schwingungen in geometrischer Progression mit der Zahl ■ der abgestimmten Stromkreise wächst. Da nämlich jeder abgestimmte Stromkreis für störende Schwingungen, deren Frequenz von der auszuwählenden abweicht, mehr oder weniger undurchlässig ist, so wird in jedem Stromkreis der Reihe ein bestimmter verhältnismäßiger Anteil der Störung ausgeschieden, so daß die Reinheit des ankommenden Wellenzuges progressiv in dem Maße wächst, wie er auf die aufeinanderfolgenden Relais übertragen wird. Als Relais eignen sich insbesondere diejenigen, welche in einem Entladungsgefäß bestehen, welches eine Glühkathode, eine Anode und eine als Sonde oder wegen ihrer gewöhnlichen Form als Gitter oder Rost bezeichnete Hilfselektrode besitzt.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Anordnung schematisch dargestellt, bei welcher drei abgestimmte Stromkreise angewendet werden, deren letzter mit einem Telephonempfänger verbunden ist. Die elektromagnet!- sehen Schwingungen, welche von der geerdeten Antenne aufgenommen werden, werden einem abgestimmten Schwingungskreis aufgedrückt, welcher aus der Primärwicklung eines Transformators 2 und aus einem Kondensator 3 besteht. Die Sekundärwicklung des Transformators ist mit seiner Primärwicklung lose

gekoppelt und durch die Leiter 5 und 6 mit einem Entladungsgefäß I verbunden. Die Wirkungsweise des Entladungsgefäßes kann beispielsweise auf einer reinen Elektronenentladung, hervorgerufen durch eine fadenförmige Kathode c, die durch eine Ortsstromquelle, z. B. eine Batterie 7, zum Glühen gebracht wird, beruhen. Außer der Kathode enthält das Entladungsgefäß noch eine gewöhnlich scheibenförmig ausgebildete, von Gas befreite Anode α und eine gewöhnlich als Gitter oder Rost ausgebildete Hilfselektrode g. Das Entladungsgefäß wird so weitgehend entlüftet, daß eine Ionisierung durch Zusammenstöße der Elektronen mit Gasmolekülen praktisch nicht vorhanden ist. Doch ist die Erfindung auf die Anwendung solcher Entladungsgefäße nicht beschränkt. Sowohl die Kathode wie die Anode bestehen zweckmäßig aus einem sehr schwer schmelzbaren Metall, vorzugsweise aus Wolfram.

Zwischen die Leiter 5 und 6 und parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 2 ist ein Kondensator 8 geschaltet, der im Verein mit der elektrostatischen Kapazität des an den Leiter 5 angeschlossenen Gitters g und mit der Induktanz der Sekundärwicklung die Schwingungsfrequenz des Stromkreises bestimmt. Erforderlichenfalls kann noch eine besondere Induktanz 4 sowie eine Batterie, 9 in den Stromkreis geschaltet werden. Zwischen die an den Leiter 6 angeschlossene Kathode c und die Anode α ist ein Kreis 10 angeschlossen, welcher eine Ortsstromquelle,

z. B. eine Batterie 11 enthält und mit der Primärwicklung eines Transformators 12 verbunden ist. Die Sekundärwicklung des gleichfalls lose gekoppelten Transformators 12 ist wie diejenige des Transformators 2 zu einem Kondensator 15 parallel geschaltet und beide' durch Leiter 13 und .14, deren ersterer eine Stromquelle 16 entsprechend der Stromquelle 9 enthält, mit einem zweiten Entladungsgefäß II verbunden. Der Anodenstromkreis dieses zweiten Entladungsgefäßes enthält die Ortsbatterie 17 und die Primärwicklung eines dritten, lose gekoppelten Transformators 18, welcher wieder mit einem Kondensator 19 und einem dritten Entladungsgefäß III verbunden ist. Die einzelnen, aus Transformator-Sekundärwicklung und Kondensator bestehenden Schwingungskreise sind sämtlich auf dieselbe Frequenz abgestimmt, und jeder derselben veranlaßt unter Vermittlung des an ihn angeschlossenen Entladungsgefäßes, daß die an letzteres angeschlossene Ortsstromquelle Schwingungen derselben Frequenz erzeugt.

Da die ankommenden Schwingungswellen von einem Stromkreis empfangen . werden, welcher auf die besondere Frequenz der aufzunehmenden Zeichen abgestimmt ist, so wird die störende Wirkung der eine abweichende Frequenz besitzenden Schwingungen in einem bestimmten Maße beseitigt, welches von der Abstimmung des Stromkreises abhängt. Infolge seines Widerstandes und seiner besonderen Anordnung kann der Antennenkreis nicht genau abgestimmt sein, so daß von der Unterdrückung der Störung durch diesen Stromkreis im vorliegenden Falle abgesehen werden kann. Die von der Antenne aufgenommenen Schwingungen verschiedener Frequenz werden jedoch durch den Transformator 2 auf den abgestimmten Kreis 5, 6 übertragen, dessen Induktanz und Kapazität eng eingestellt werden können, so daß die Schwingungen der gewünschten Frequenz die größte Wirkung haben, während die Wirkung an Wellenimpulsen abweichender Frequenz bis auf V₁₀ ihres ursprünglichen Wertes herabgedrückt wird. Die resultierenden Spannungsschwingungen superponieren sich der bestimmten negativen Spannung, welche dem Gitter g der Entladungsröhre durch die Batterie 9 aufgedrückt wird, und infolgedessen variiert die Leitfähigkeit zwischen der Kathode c und der Anode a in Übereinstimmung mit den Spannungsschwingungen. Die Batterie 11 sendet daher durch den Anodenstromkreis 10 einen veränderlichen Strom, dessen Schwingungen mit demjenigen des Schwingungskreises 5, 6 Schritt halten.

Diese Schwingungen werden durch den Transformator 12 auf den Schwingungskreis 13, 14 übertragen. Letzterer ist durch den Kondensator 15 gleichfalls so abgestimmt, daß/die Schwingungen der gewünschten Frequenz voll wirken, während er gegenüber Schwingungen abweichender Frequenz in weitem Maße unempfindlich ist. Werden hier störende Schwingungen gleichfalls auf ¹Z₁₀ ihres Wertes herabgedrückt, so wird deren Stärke im ganzen auf V₁₀₀ ihres ursprünglichen Wertes beim Empfang durch den Antennenkreis herabgedrückt. Die Schwingungen im Kreis 13,14 superponieren sich der Spannung, welche dem Gitter g der Entladungsröhre II durch die Batterie 16 aufgedrückt wird, und welche wie die dem Gitter der ersten Entladungsröhre aufgedrückte Spannung vorzugsweise negativ sein soll. Es ändert sich nun die Leitfähigkeit des Vakuumraumes zwischen der Kathode und der Anode der zweiten Entladungsröhre infolge der Schwingungen der Gitterladung, und es fließt infolgedessen aus der Batterie 17 ein veränderlicher Strom durch den Primärstromkreis des Transformators 18.

In einem dritten abgestimmten Stromkreis, welcher den an die Sekundärwicklung des Transformators 18 angeschlossenen Kondensator 19 anhält, kommen die gewünschten Schwingungen voll zur Wirkung, während die Störung nochmals auf V10 ihres Wertes herab-

gedrückt wird. Die resultierenden Schwingungen, in welchen die Störungen nun auf ¹ZiOOo ih^res ursprünglichen Wertes herabgedrückt worden sind, superponieren sich in ähnlicher Weise der dem Gitter der Entladungsröhre III von der Batterie 20 aufgedrückten Spannung. Es variiert nun die Leitfähigkeit in der dritten Entladungsröhre, so daß von der Batterie 21 in den Anodenstromkreis 22 ein veränderlicher Strom gesandt wird. Diese Schwingungen treten in den Kondensator 23 ein und aus, welcher eine summierende Wirkung ausübt, so daß in dem daran angeschlossenen Telephonempfänger 24 für jeden Wellenzug ein Ton gehört werden kann.

Wenn es gewünscht wird, kann die Größe der Batterie so gewählt werden, daß die Wirkung der Schwingungen, welche nun praktisch störungsfrei sind ₍ verstärkt wird und die Schwingungen im Telephonempfänger leicht aufgenommen werden können. In ähnlicher Weise können noch weitere abgestimmte Stromkreise hinzugefügt und die störenden Impulse mit der Zahl der hinzugefügten abgestimmten Stromkreise in geometrischer Progression fortschreitend verringert werden.

Anstatt die Gitterspannung der einzelnen Entladungsröhren, die Spannungen der Batterien in den einzelnen Anodenstromkreisen und die übrigen veränderlichen Größen so einzustellen, daß in den erzeugten Schwingungen die Wellen der gewünschten Frequenz mit unverminderter Stärke reproduziert werden, kann dieselbe vergleichsweise Wirkung auch unter Verstärkung dieser Schwingungen erzielt werden. Obgleich in diesem Fall die störenden Schwingungen der nicht gewünschten Frequenz vielleicht auch verstärkt werden, so wird doch eine Auswahl erzielt, da die Wellen der gewünschten Frequenz in viel höherem Maße verstärkt werden, und zwar in geometrischer Progression mit der Zahl der abgestimmten Stromkreise. Werden beispielsweise ähnlich wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stromkreise mit dem Abstimmungsfaktor 10 vorgesehen, die so angeordnet sind, daß die Störungen ohne Stärkeverlust übertragen werden, dann würden die auszuwählenden Schwingungen tausendmal verstärkt werden.

Es sei hier bemerkt, daß es bereits bekannt ist, elektrische Schwingungen, z. B. von Fernsprechkabeln, an der Empfangsstelle durch Relais, die in Kaskade geschaltet sind und z. B. in Entladungsröhren bestehen, in geometrischer Progression zu verstärken. Hierbei handelt es sich jedoch um eine gleichmäßige Verstärkung der verschiedenen Schwingungen, um eine möglichst getreue Tonwiedergabe zu erzielen. Im Gegensatz hierzu werden bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Anordnung nur die Wellen einer bestimmten Frequenz verstärkt, die anderen dagegen im Verhältnis zu ersteren unterdrückt.

Die Anordnung nach Fig. 2 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 1, nur ist die Schaltung des Relais III im Stromkreis 25, 26 abgeändert. Die Batterie 20 der Fig. 1 ist durch einen Kondensator 27 ersetzt, zu welchem ein veränderlicher hoher Widerstand 28 in Reihe mit einer Stromquelle, z. B. einer Batterie 29, die gleichfalls regelbar sein kann, parallel geschaltet ist.

Wenn das Gitter g der dritten Entladungsröhre positiv geladen wird, dann nimmt es Elektronen in einem mit der Größe der positiven Ladung veränderlichen Maße auf. Wenn aber das Gitter negativ geladen wird, dann nimmt je nach Maß der negativen Ladung die Elektronenaufnahme ab, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, in welchem keine Elektronen mehr aufgenommen werden. Wenn sich dem Gitter, in dessen Stromkreis sich ein Kondensator befindet, Schwingungen überlagern, dann verursacht eine positive Welle, daß das Gitter mehr Elektronen aufnimmt, und diese werden nun während der folgenden negativen Welle nicht wieder vollständig abgegeben. Jede folgende Welle fügt so etwas zur negativen Ladung hinzu, welche auf dem Gitter und auf dem mit ihm verbundenen Kondensator wächst, bis die negative Ladung des Gitters so gestiegen ist, daß es nun nicht mehr Elektronen aufnimmt, als es verliert. Wenn der Wellenzug aufhört, verschwindet diese hinzugeführte negative Ladung wieder allmählich. Infolgedessen sucht im Anodenstromkreis 22 des Entladungsgefäßes III ein veränderlicher Strom zu fließen, der eine Grundfrequenz gleich der im Telephon 24 hörbaren Gruppenfrequenz und eine im Kondensator 23 absorbierte Hochfrequenzkomponente besitzt. Durch passende Wahl des Widerstandes 28 und der Batterie 29 kann die Gitterspannung so eingestellt werden, daß die beste Wirkung erzielt wird. Durch die Nebenschließung des Widerstandes 28 zum Kondensator 27 kann sich letzterer in den Zwischenzeiten aufeinanderfolgender Wellenzüge schneller entladen. Durch die Batterie 29, durch welche dem Gitter g eine positive Spannung aufgedrückt werden muß, kann insbesondere bei Anwendung eines feinen Gitters eine bessere Wirkung erzielt und die dem Stromkreis durch die Batterie 21 aufgedrückte negative Spannung ausgeglichen werden.

Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher die einzelnen, in Kaskade geschalteten Entladungsgefäße I, II so ausgebildet sind, daß beide Halbwellen jeder Schwingung ausgenutzt werden. Das Entladungsgefäß besitzt in diesem Falle außer einer Glühkathode c

zwei Anoden α bzw. α' und zwei Gitter g bzw. g', die zwischen der Kathode und je einer Anode angeordnet sind. Ferner ist in der unmittelbaren Umgebung der Kathode noch eine weitere Hilfselektrode h vorgesehen, die zweckmäßig gleichfalls aus feinem Draht, und zwar als ein Doppelgitter hergestellt wird, welches den die Kathode bildenden Glühfaden beiderseits umfaßt. Die Hilfselektrode ist mit der Kathode c über eine Batterie b verbunden, welche dem Hilfsgitter gegenüber der Kathode eine kleine positive Spannung aufdrückt. Dieses zusätzliche Gitter verhütet das Auftreten starker statischer Kräfte zwischen der Kathode und den Gittern g bzw. g'.

Die Kathode c des Entladungsgefäßes I ist durch den Leiter 6 an einen mittleren Punkt der Sekundärwicklung des primär im Antennenkreis liegenden Transformators 2 angeschlossen. In diesem Leiter liegt die Batterie 9, die an Stelle der gleichbezeichneten Batterie der Fig. 1 und 2 dazu dient, beiden Gittern g und g' eine negative Spannung aufzudrücken.

Die beiden Gitter sind an je eine äußere Klemme der Sekundärwicklung des Transformators 2 angeschlossen. Die Anoden sind mit je einer äußeren Klemme der Primärwicklung eines Transformators 12 verbunden, während die Kathode mit einem mittleren Punkt dieser Primärwicklung verbunden ist. In dieser Verbindungsleitung liegt die Ortsbatterie 11.

Die Wirkungsweise dieses Relais ist ähnlich wie in dem früheren Ausführungsbeispiel, mit dem einzigen Unterschied, daß die negativen Spannungen der beiden Gitter g und g' durch die Spannungschwingungen des Transformators 2 abwechselnd verstärkt bzw. geschwächt werden, und daß dementsprechend die Batterie 11 abwechselnd über die Anode α oder a' entladen wird. Infolgedessen bekommt abwechselnd die eine oder andere Hälfte der Primärwicklung des Transformators 12 Strom, und es werden in ihm wieder Schwingungen erzeugt, die dem aus seiner Sekundärwicklung und einem parallel geschalteten Kondensator 15 gebildeten Stromkreis aufgedrückt werden. Die Schaltung des zweiten Entladungsgefäßes II ist ähnlich wie diejenige des ersten, mit dem Unterschiede, daß die Kathode c hier mit einem mittleren Punkt der Sekundärwicklung des Transformators 12 über einen Kondensator 27 mit parallel geschaltetem Widerstand 28 und Batterie 29 verbunden ist, deren Zweck und Wirkung die nämliche ist wie die der gleichbezeichneten Teile der Anordnung nach Fig. 2.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zunächst drei Entladungsgefäße in gleicher Weise wie bei Fig. 2 in Kaskade geschaltet sind. Dem Kondensator 23 im Anodenstromkreis des dritten Entladungsstromkreises III ist jedoch hier die Primärwicklung eines Transformators 30 parallel geschaltet, welcher im Gegensatz zu den Transformatoren 2, 12 und 18 einen Eisenkern besitzen soll. Infolgedessen läßt der Transformator die Hochfrequenzkomponente der zugeführten Schwingungen, welche der ausgewählten Wellenfrequenz der vom Antennenkreis aufgenommenen Schwingungen entspricht, nicht durch, sondern nur die Schwingungen niedriger Periodenzahl, welche der Gruppenfrequenz der ankommenden Wellenzüge entspricht, und es wird sein Sekundärkreis 31 für diese Frequenz durch Parallelschaltung eines einstellbaren Kondensators 32 abgestimmt, so daß im Sekundärkreis ein verhältnismäßig sanft ansteigender Wechselstrom niedriger Periodenzahl fließt. Die Hochfrequenzschwingungen werden durch den Kondensator 23 absorbiert. Diese Anordnung ist daher nicht nur für Störungen undurchlässig, welche eine Frequenz besitzen, die von derjenigen der aufzunehmenden Schwingungen abweicht, sondern auch für Zeichen, welche eine verschiedene Gruppenfrequenz besitzen.

Die Schwingungen des Sekundärkreises 31 werden dem Gitter g eines weiteren Entladungsgefäßes IV aufgedrückt, und zwar in Überlagerung mit der Spannung einer Batterie 33, wodurch im Stromkreis 34 der Anode a durch die Ortsbatterie 35 Schwingungen hervorgerufen werden. Diese verstärkten und ausgewählten Schwingungen können durch einen Empfänger 36 aufgenommen werden.

Die Gitter der Entladungsgefäße I und II können aus sehr feinem, in engen Abständen angeordnetem Draht bestehen, das Gitter des Entladungsgefäßes III aus gröberem und weiter angeordnetem Draht, das Gitter des Entladungsgefäßes IV endlich aus feinem, weit angeordnetem Draht.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann noch in mannigfaltiger Weise abgewichen werden. Beispielsweise kann an Stelle der tranförmatorischen Verknüpfung der Stromkreise der aufeinanderfolgenden ■Entladungsgefäße auch eine unmittelbare leitende Verbindung dieser Stromkreise treten, indem statt der Transformatoren Drosselspulen oder Widerstände benutzt werden. Statt der beschriebenen, auf reiner Elektronenentladung beruhenden Entladungsgefäße können auch andere benutzt werden, z. B. solche, deren Kathode aus einem Alkalimetall besteht, welches bei Belichtung Elektronen aussendet, oder solche, die auf Gas-Ionisation beruhen, und ist dies besonders für das erste Relais der Kaskade möglich, welches im allgemeinen sehr schwachen Strom führt.

Claims (4)

1. Patent-An Sprüche:

   ι. Abgestimmtes Empfangssystem für elektrische Schwingungen, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere, auf die auszuwählende Frequenz abgestimmte Schwingungskreise, die durch Relais in Kaskade geschaltet sind, die aus Entladungsgefäßen — vorzugsweise solchen mit reiner Elektronenentladung — bestehen, wobei der Hilfsstromkreis jeder Entladungsröhre mit einem der abgestimmten Schwingungskreise und der Anodenkreis mit dem folgenden Schwingungskreis verbunden ist, zu dem Zwecke, in den Anodenstromkreisen der aufeinanderfolgenden Relais elektrische Schwingungen mit fortschreitend abnehmender Störung auszulösen.
2. 2. Empfangssystem nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais gleichzeitig die Schwingungen der auszuwählenden Frequenz verstärken.
3. 3. Empfangssystem nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hilfselektrodenkreis (Gitterkreis) eines der Entladungsgefäße ein Kondensator (27 in Fig. 2 und 4) angeordnet und zu diesem gegebenenfalls ein einstellbarer Widerstand (28) und in Reihe mit letzterem eine regelbare Stromquelle (29) parallel geschaltet sind, zum Zwecke, Schwingungen auszulösen, deren Frequenz gleich der Gruppenfrequenz der ankommenden Wellenzüge ist. ' ' ■
4. 4. Empfangssystem , nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger nur die Schwingungen der Gruppenfrequenz zugeführt, die der Wellenfrequenz (Hochfrequenz) dagegen ausgeschieden werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.