Anordnung zur Telephonie mittelst Hochfrequenzschwingungen. Die Erfindung betrifft eine Anordnung <B>zur</B> Telephonie mittelst Hochfrequenzschwin- gungen, wobei die Übertragung drahtlos oder - und zwar vorzugsweise -- über Leitungen erfolgt.
Die bisher bekannten Verfahren zur Tele- phonie mittelst hochfrequenter Schwingungen beruhen auf dem Prinzip, dass ein besonderer Ho-.hfrequenzgerierator (beispielsweise unge- dämpfte) Schwingungen erzeugt, deren Ampli tuden durch die Sprechströme verändert wer den, wobei die Randkurve der Hochfrequenz wellen als Sprache im Empfangshörer auf genommen wird.
Die Erfindung beschreitet einen andern Weg. Gemäss ihr werden die vom Mikrophon, bezw. Mikrophonübertrager gelieferten nieder frequenten Sprechströme - gegebenenfalls nach Verstärkung - durch einen von einer unabhängigen Kraftquelle betriebenen Unter brecher, der mit mehr als Tonfrequenz arbeitet, in Impulse zerteilt und in dieser Form einem Schwingungskreis zugeführt, der dadurch angestossen wird und dabei mit seiner eigenen Frequenz schwingt. Jeder Stromschliessung am Unterbrecher entspricht also ein abklingen der Hochfrequenzwellenzug, der vom Schwin gungskreis geliefert wird.
Die Maximalampli- tudenwerte dieser Wellenzüge (die Anfangs amplituden) entsprechen ihrer Reihe nach der jeweils vom Unterbrecher zugeführten Sprechstromenergie, so dass durch die Ampli- tudenrandkurve im entfernten Hörer durch Vermittlung eines Gleichrichters oder eines integrierenden Empfängers (Detektors), unter Verwendung an sich bekannter Schaltungen, Sprachschwingungen erzeugt werden.
Dadurch, dass der die Auflösung der Sprachkurve be wirkende Unterbrecher durch eine Hilfsenergie betrieben wird; wird erzielt, dass der Unter brecher nicht etwa von den schwankenden Energiewerten der Sprachübertragung selbst abhängig ist, denn im letzteren Fall würden nur die starken Laute richtig übertragen werden, da ein Unterbrecher naturgemäss eine Mindestenergiezufuhr verlangt. Die Anzahl der Impulse, in welche die Sprachkurve auf gelöst wird, ist entweder gleich der Eigen- schwingungszahl des Schwingungslueises oder kleiner als diese zu wählen, nicht aber gröber, da sonst eine Eigenschwingung des Kreises in der Zeit zwischen zwei Impulsen nicht möglich sein würde.
Anderseits wird man auch darauf zu achter, haben, dass der Schwingungskreis zwischen zwei Impulsen nicht vollständig ausschwingt, da sonst ein Energieverlust durch die zu schnell abfallenden Amplituden bedingt wird. Man wird daher für genügend geringe Dämpfung des Schwin gungskreises zu sorgen haben und kann dies dadurch erzielen, dass man einen zweiten Schwingungskreis voll kleinerer Dämpfung anordnet, der erst seinerseits voll dein ersten Schwingungskreis angestossen, wird und die Schwingungen in die Fernleitung überträgt.
Die hochfrequenten Schwingungen, welche in die Fernleitung eintreten, besitzen keine konstanten Amplituden. Infolgedessen können keine Oberschwingungen entstehen, welche die Sprache verzerren. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt aber darin, dass Schwin gungen nur dann in die Fernleitung treten, wenn in das Mikrophon gesprochen wird. Somit ist es nicht erforderlich, den Unter brecher oder den Schwingungskreis bei Nicht benützung der Einriehtung stillzusetzen, bezw. von der Leitung abzutrennen; um eine Störung benachbarter Leitungen zu verhüten, sondern die Einrichtung ist ständig wirkungsbereit.
Der Unterbrecher kann entweder ein mechanischeroder aucheinelektromagnetischer Unterbrecher (Kontaktrad), oder auch ein Flüssigkeitsunterbrecher sein, ferner aber wird derselbe vorteilhaft als Entladungsrühre aus gebildet, wie dies im nachstehenden bei Fig. 3-6 beschrieben ist. Diese Röhre kann derart mit einem Schwingungskreis kombiniert werden, dass sie einen selbständigen Hoch frequenzerzeuger bildet, der zu seinem Betrieb lediglich Gleichstrom oder niederfrequenten Wechselstrom erfordert.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung veran schaulichen zunächst das Grundprinzip der Erfindung für Ein- und Mehrfachverkehr, wobei ein beliebiger geeigneter Unterbrecher der erstgenannten Art verwendet ist. In Fig. 1 werden die mit Hilfe des Mikro phons 1 und der Ortsbatterie 2 erzeugtet, niederfrequenten Sprechströme durch den Transformator 3, dem ein Telephon 4 parallel liegt, über einen Unterbrecher 5 dem Schwin gungskreise 6 zugeführt. Dieser bestellt aus Kapazität und Selbstinduktion, ist auf die gewünschte Hochfrequenzschwingung abge stimmt und mit dem Übertragerorgan 7 (Antenne, Fernleitung)
gekoppelt.
Fig. 2 zeigt eine Afehrfachschaltung mit drei Teilnehmern. Die von den Teilnehmern 10, 11 und 12 herrührenden Sprachkurven werden durch das gemeinsame Organ 16 in Impulse aufgelöst, aber durch die Leitung 10a und 10b, 11a und 11b, 12a und 12'' den auf verschiedene Wellen abgestimmten Schwin gungskreisen 13, 14, 15 zugeführt, die sämt lich mit der Fernleitung 17 oder einer Antenne gekoppelt sind.
Die vom Unterbrecher gelieferten Impulse können, wenn der Unterbrecher verhältnis mässig langsam läuft, bezw. laufen soll, zu nächst einem Frequenzwandler zugeführt wer den, der die Impulszahl in der bekannten Art vermehrt.
Fig. 3 stellt eine Anordnung mit einem als Entladungsröhre r ausgebildeten Unter brecher dar. Hier ist zwischen der Anode a und der Glühkathode k der Röhre R eine Entladungsstrecke angeordnet, die voll einem beliebigen Hochfrequenzwellenerzeuger <I>HF</I> gespeist wird. Die Entladungsstrecke ist in Luft oder in einem Gas angeordnet.
Es kann irgend eine der bekannten Entladungsröhren benutzt werden; auch kann statt der Glüh- kathode eine Kathode aus Alkalimetall und eine Edelgasfüllung verwendet werden.
Im Ionenstrom, der von der Kathode 7c zu der Anode a geht, liegen die beiden Gitter G', Gl. Sie sind in der Figur der Deutlichkeit halber übereinander angeordnet. Zweckmässig werden diese Elektroden als Gitter oder Spiralen ausgebildet, die in derselben Ebene liegen, also miteinander ohne elektrische Berührung v erschlungen sind. Auf diese Weise wird ein störender Potentialunterschied dieser Elektroden im Ionenstrom vermieden.
Ein letzter Rest eines solchen Potential- Unterschiedes, der durch kleine Ungenauig keiten der Gitterlagerung bedingt ist, wird durch einen Drehkondensator K beseitigt, dessen Belegungen rnit den Elektroden<I>a,</I> 7e und den Gittern G', G2 verbunden sind.
Wie Fig. 3 schematisch veranschaulicht, bil den die regelbaren Kapazitäten des Konden- sators K die Seitenzweige einer Wheat- stoneschen Brücke, die in ihrem eigenen Diagonalzweig die von den beiden Gittern G', G2 gebildete Kapazität enthält. Durch Ver änderung .der Kapazitäten der Seitenzweige kann die Brücke so einreguliert werden, dass an beiden Enden des letzterwähnten Diagonal zweiges das gleiche Potential herrscht.
Als dann sind die beiden Gitter G', G2 auf gleiches Potential gebracht. Die Batterie e liefert den Heizstrom für die Glühkathode 7c.
Im Stromkreis zwischen den Gittern G', G2 liegt der Schwingungskreis C, J und ein Kondensator Cl, der den Sprechapparat TM ankoppelt, sowie ein Detektor D, letzterer für Empfangszwecke.
Der Apparat TH besteht aus einem ge wöhnlichen Teilnehmerapparat mit -Mikrophon, Mikrophonbatterie, Telephon und Übertrager in der bekannten gegenseitigen Schaltung dieser, Teile. Mit dem Schwingungskreis C J ist unmittelbar die Fernleitung L gekoppelt, um einen besonderen Kopplungstransformator zu ersparen.
Der Betrieb ist folgendermassen: Sobald die Hochfrequenzquelle eingeschaltet ist, gehen in der Röhre Ionen von K nach a über. Sie verbinden dabei elektrisch die Gitter G', G2 miteinander, doch hat dies zunächst keinen Strom im Kreis G', C', <I>J, D,</I> G2 zur Folge, da die Gitter G', G 2 dabei auf gleichem Potential bleiben. Wenn dagegen in das Mikrophon des Apparates TH gesprochen wird, erhalten die Gitter G', G2 verschiedenes Potential und entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen G', G2.
Infolgedessen fliesst jetzt ein Teil des hochfrequenten Stromes über den zwischen G', G2 geschalteten Schwin- gun Jskreis C J.. und zwar nach Massgabe des Sprechstromes, von dem die Potential- different zwischen G', G2 abhängig ist, Dieser hochfrequente Strom hat die Form von gleich gerichteten Impulsen, deren Amplituden den Schwingungen des Sprechstromes folgen. Durch diese Impulse wird der Schwingungskreis C, J angestossen und sendet nunmehr Hoch frequenz-Wellen von seiner eigenen Frequenz in die Leitung L.
Die Wellen haben. steigende und fallende Amplituden, deren Randkurve die Sprachschwingung darstellt.
Im entfernten Empfänger wird diese Rand kurve mit den bekannten Mitteln als Sprache zu Gehör gebracht. Letzteres kann, wie die Figur zeigt, unmittelbar mit derselben An ordnung geschehen, indem alsdann der Detek tor D die ankommenden Hochfrequenzwellen gleichrichtet, so dass sie auf den Hörer. des Apparates TM wirken können. Der Detek tor stört beim Senden nicht, abgesehen davon, dass er nur die halbe Energie in die Leitung L gelangen lässt, was z. B. beim Einbau von Verstärkern in die Leitung L selbst bei langen Leitungen ohne Bedeutung ist. Doch kann die Anordnung auch so sein, dass er beim Sprechen stets - z. B. durch einen Kontakt am Nikrotelephon -- kurz geschlos sen oder abgeschaltet- wird.
Als Detektor kann auch die Unterbrechungsstelle selbst dienen, wenn ihre Elektroden (Gitter) aus verschiedenem Material bestehen, derart, dass sie den ankommenden Hochfrequenzstrom in der einen Richtung besser leiten, als in der andern. Statt dessen kann man diese Elektro den auf verschiedener Temperatur halten.
DieAnordnung der die Urrterbrecherstrecke bildenden Elektroden G', G? in gleicher Potentialebene kann auch in der Weise erzielt werden, dass als Elektroden zwei ineinander gedrehte Schraubenspiralen benutzt werden, oder die eine Elektrode kann - bei irgend einer Elektrodenform - die andere ganz oder teilweise umschliessen. Die Ebene, bezw. Längsaehse dieser Elektroden braucht nicht senkrecht zur Verbindungslinie der andern, die Ionisierungsstrecke bildenden Elektroden <I>(9, a) zu</I> liegen, vielmehr können z.
B. zwei plattenförmige Elektroden derart einander gegenüber angeordnet werden, dass sie eine quer zum Innenstrom liegende Unterbrechungs strecke zwischen sich schliessen. Zwei Gitter der vorher beschriebenen Art können mit ihrer Ebene im Innenstrom liegen.
In Fig. 4 ist die Röhre R mit Edelgas gefüllt und besitzt eine Anode A, die über einen Widerstand oder Drosselspule IF mit dem Pluspol der Batterie B verbunden ist, ferner als eine Alkalimetallkathode K, die mit dem Minuspol derselben Batterie B ver bunden ist, und endlich zwei mittlere Elek troden G', G', die beispielsweise als Platten ausgebildet sind und mit ihren Flächen in der Richtung des Innenstromes stehen, der von K nach A geht.
Zwischen K und A liegt noch ein mit Selbstinduktion L' und Kapazität C' ausgerüsteter Zweig, der den bekannten Poulsenschen Schwingungskreis bilden hilft. Die beiden Mittelelektroden G', G= liegen an je einem Ende der Übertrager spule L', die veränderlich ist und zur Kopp lung mit der bei E geerdeten Antenne dient. Letztere enthält noch einen veränderlichen Kondensator C'. Diese Teile werden in üb- lieher Weise benützt.
In den Stromkreis der Mittelelektroden G', G= ist ein Blockkonden sator B C und parallel dazu eine Ü bertrager- spule ac geschaltet, deren zugehörige Primär spule im Stromkreis eines Mikrophons in und der zugehörigen Batterie ei liegt.
Bei eingeschalteter Röhre und nicht be sprochenem Mikrophon erzeugt die Röhre aus dem Strom der Batterie B zufolge Mit wirkung der Schwingungselemente L', C' einen hochfrequenten pulsierenden Ionerrstrom von K nach A, der durch die beiden Elek troden G', G' hindurchtritt, ohne dass dabei im Kreise G', L2, BC, G'= ein Strom zu stande kommt, da jetzt noch keine Spannungs differenz in diesem Kreise wirksam ist.
Sobald das Mikrophon besprochen wird, tritt in diesem Kreise eine Spannungsdifferenz auf. Infolgedessen fliessen jetzt nach Massgabe der Ionisierungsimpulse hochfrequente Schwin gungen von der Röhre über G', G2 zur Antenne.
Jede Schwingung des Mikrophonstromes be steht somit aus nebeneinanderliegenden hoch- frequenten Stössen, die den aus Spule L' und Kondensator C2 bestehenden Antennenschwin- gungskreis anstossen, so dass die Eigenschwin gung dieses Kreises ebenfalls noch den Schwingungen des Mikrophonstromes aufge drückt wird. Die zusammengesetzte Schwin gung wird zur entfernten Empfangsstation übertragen und in deren Hörer als Sprache auf bekannte Art wahrnehmbar.
Dieser Vor gang findet nur während des Sprechens statt, da die zu anderer Zeit in der Entladungs röhre fliehenden Ionisierungsimpulse die Git ter G', G' nicht beeinflussen und daher nicht in den Kreis G', L', <I>B C,</I> G2 eintreten kön nen. Die Antenne ist somit während den Sprechpausen schwingungsfrei.
Fig. 5 stellt eine Schaltung dar, bei welcher die Röhre mit einer Glühfadenkathode K ver sehen ist, die durch eine Batterie gespeist wird. Die Mittel-Elektroden G', G= sind beispielsweise als ineinandergreifende Spiralen ausgebildet. Die Hochfrequenzenergie wird auch hier in einem Schwingungskreis L', C', _K, A erzeugt, der mit der Röhre verbunden ist.
Die gesamte Wirkung ist die gleiche, wie bei Fig. 4 beschrieben, d. b. die Sprache wird in Form von hochfrequenten Stromstössen verschiedener Amplitude in die Fernleitung Z', die hier an Stelle der Antenne mit der Spule L' gekoppelt ist, gesendet. Der Schwingungs- kreis C2, L', welcher die hochfrequenten Ströme liefert, ist unabhängig von dein Kreis L', C' auf eine beliebige höhere Frequenz regulierbar.
In Fig. 6 besitzt die Röhre R eine Kalium kathode 1t, eine Anode A, zwei Gitter GS, GA und zwei weitere Elektroden G', G', die als ineinandergreifende Gitter oder Roste (Fingergitter) ausgebildet sind.
Die Röhre wird von einer Batterie B gespeist und ist mit dem Schwingungskreis L', C' in der bekannten Weise durch das Gitter GS rück- gekoppelt. Sie bildet alsö selbst einen Schwin gungserzeuger der bekannten Art.
Auch hier beeinflusst der in der Röhre erzeugte hoch- frequente Strom die auf gleicher Potential fläche befindlichen Gitter G', G2 nicht, so lange sie sich auf gleichem Potential befinden, während eine stärke Beeinflussung eintritt, sobald das Mikrophon in besprochen wird, da hierbei die Gitter gegeneinander verschie dene Potentialdifferenz annehmen.
Das Mikro phon liegt hier mit seiner Batterie e1 parallel zu einer Induktionsspule .T und dem Block kondensator .B C, wobei eine Batterie e' die Batterie e1 im Kreis der Elektroden G', G' kompensiert. Der von der Röhre abgenommene hochfrequente Strom wird hier wieder wie in Fig. 5 einem Schwingungskreis L', C' zugeführt, der mit der Fernleitung F gekoppelt ist und in letztere einen hochfrequenten Wechselstrom überleitet, welcher Träger der Sprechlaute ist.
Die Röhre muss im allgemeinen mit einem Gas, auch z. B. Edelgas, oder Metalldampf, auch z. B. Quecksilberdampf gefüllt sein und die dazu gehörigen Kathoden bezw. Anoden besitzen. Die bekannten Röhren dieser Art sind ohne weiteres mitbenutzbar; beispiels weise auch solche, die anstatt mit einer ständig geheizten Kathode, mit einer selbstständig glühenden Kathode in Edelgas versehen sind.