АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛОВ Советский патент 1928 года по МПК H01Q7/00 

Предлагаемое изобретение имеет целью установить любую существующую радиостанцию, если она обладает по крайней мере одной мачтой для направленного приема радиосигналов, таким способом, чтобы устройство допускало возможность многократного и предназначенного для встречной работы (одновременно приема и передачи) радиоприема. В основании предлагаемого антенного устройства радиостанций положен принцип ориентированного приема посредством замкнутого контура.

В литературе по радиотехнике имеются указания на попытки применить замкнутый контур для приема вообще (Слаби и Арко, герм. патент №124154; Браун, англ. патент №12420, Маркони, англ. патент №2456, 1912 г.; Беллини и Този, см. работу Блонделя в „Jahrbuch den drahtlosen Telegraph u. Telephon" 11, 190, 1908; Пикар, американский патент №876996), но, как известно, эти попытки не увенчались успехом. Только в 1913 г. в Страсбурге, Браун вновь применил замкнутый контур, главным образом, для абсолютного измерения поля, излучаемого радиостанцией башни Эйфеля. Основные выводы последней работы (см. „Jahrbuch den drahtlosen Telegraph u. Telephon", 1914 г., кн. 8, тетр. 1) послужили исходными пунктами для предлагаемого изобретения.

Изображенное на чертеже переконструированное устройство существующих радиостанций с зонтичной сетью заключается в следующем.

Одна половина нормальной зонтичной сети радиостанции (на чертеже в правой половине показан пунктирными линиями только один из ее открытых контуров) остается без всякого изменения, но станция перестраивается изменением электрических коэффициентов, т.-е. емкости и самоиндукции всех ее контуров, на работу только одной этой половиной сети. На этой половине все время происходит нормальный обычный прием-передача сигналов, но лишь при уменьшенной на 5-15% дальности. Другая половина зонтичной сети служит в то же время для ориентированного приема - радиослежки и видоизменяется следующим образом. Вверху мачты, вместо бывших лучей сети CD, вешаются бывшие лучи противовеса АВ изоляторами к мачте или, если изолятор данной радиостанции яйцеобразный - все лучи бывшего противовеса присоединяются к одному длинному, в 5-8 звеньев, изолятору в промежутках между звеньями, как показано на чертеже. Бывшие лучи сети CD привязываются внизу мачты к кольцу для противовесов или другому приспособлению, в зависимости от системы радиостанции, через находящиеся на концах сети изоляторы или, если изолятор данной радиостанции яйцеобразный, то все бывшие лучи сети присоединяются к одному длинному, в 5-8 звеньев, изолятору в промежутках между ячейками, как показано на чертеже. Нижний конец В каждого бывшего луча противовеса соединяется электрически в точке В, С с лежащим в той же вертикальной плоскости бывшим лучом сети. В точке М вся система оттягивается оттяжкой (через простейший изолятор или даже без него, как показано на чертеже) к соответствующему колу Р, служившему ранее поддержкой для оттяжек к лучам сети и противовеса. Таким устройством достигается то, что каждый замкнутый контур изолируется один от другого и в то же время сеть радиостанции не претерпевает никаких органических изменений. Сверху от каждого бывшего луча противовеса АМВ спускается вниз отдельный ввод О; вводы же R идут и от нижних концов получившихся контуров. Таких контуров может быть построено несколько, в зависимости от желаемой степени точности пеленгаторного наблюдения.

Угол раствора контуров произволен и зависит от поставленных целей; для общего случая работы по предлагаемому способу с контурами (искомые неизвестные радиостанции возможны на угле наблюдения в 180 градусов) угол между вертикальными контурами

Если зона наблюдения образует угол в m градусов (0°<m<180°), то все n вертикальных замкнутых контуров располагаются под углом один к другому и точность наблюдения еще повышается.

Все вводы O, R контуров подводятся к соответствующим зажимам коммутатора таким образом, что в испытательную цепь могут быть вводимы поочередно каждый из контуров. Коммутатор может быть расположен или внизу, - тогда к рукоятке его через соответствующие клеммы подходит 2n (n - число контуров) проводников (распущенных или свитых в кабель), или он может быть верхним, тогда переключение контуров происходит соответствующим устройством в верхнем распределительном круге; от ножей верхнего коммутатора спускаются только два провода, которые посредством, например, щеток внизу приключаются к испытательной цепи.

Коммутатор применяется с углом поворота ручки его на 360°.

С обеими клеммами переключателя соединяется конденсатор C₁ переменной емкости, но для увеличения диапазона принимаемых волн можно включать последовательно также и удлинительную катушку самоиндукции приемника.

Параллельно конденсатору С₁ включается детектор D₁ с блокировочным конденсатором С₂, как всегда между собой соединенные последовательно; параллельно блокировочному конденсатору присоединяются телефоны Т. Эта простейшая схема может быть заменена также современной усилительной схемой - тогда усилитель включается параллельно конденсатору C₁. Замкнутая антенна может быть как резонансной, так и апериодической.

На тех радиостанциях, где существует блокировочный рубильник, указанные изменения конструкции производятся таким образом, что блокировочный рубильник этого приемника остается в схеме и, таким образом, защищает детектор от случайного сгорания во время грозы или собственной работы - передачи переконструированной радиостанции. Во избежание индукции больших электродвижущихся сил в замкнутом контуре во время радио-передачи на одной половине сети, вводы от коммутатора к конденсатору C₁ пропускаются через выключатель (размыкатель) того или иного типа (не показан на чертеже).

Вместо показанной на чертеже испытательной цепи, можно применять приемную цепь любого обычного типа (с емкостью только, или только самоиндукцией, или емкостью и самоиндукцией вместе, соединенными последовательно или параллельно). Возможно также для приема сигналов с близких расстояний применить не электрическую связь замкнутого и апериодического контуров, а индуктивную (резонансную или апериодическую), что позволит еще более уменьшить декремент затухания (но в ущерб слышимости). Еще большая точность в определении направления будет достигнута при применении в приемной цепи того или иного усилителя.

Желательно, прежде, чем приступить к ориентированному приему, уравнять произведения из емкости на самоиндукцию всех контуров, чтобы настройка любого контура на данную волну имела место на одном и том же градусе конденсатора. Но при обычных условиях при равенстве всех элементов, составляющих контуры, последние будут идентичны один другому, - и уравниванием можно пренебречь.

То же самое устройство может находить применение также для поочередного (последовательного) приема только лишь на одном приемнике корреспондентов, расположенных в различных направлениях, при чем прием будет происходить при наилучших в смысле ориентировки замкнутого контура соотношениях.

Вместо системы неподвижных замкнутых контуров можно пользоваться для ориентированной радио-слежки также только одним контуром, но могущим менять ориентировку, например, путем вращения вокруг мачты, что достигается хождением в ту или другую сторону, согласно указаний слухача, человека, поддерживающего в точке М весь контур, или же вращением такого контура посредством любого механического устройства. В этом случае коммутатор становится излишним, и замкнутый контур соединяется непосредственно с конденсатором C₁ или катушкой самоиндукции.

При предлагаемом способе наблюдения за неизвестной радиоработой слухач сидит с телефоном на ушах, вращая конденсатор C₁ и коммутатор (в случае системы неподвижных контуров) и разыскивая, не началась ли работа неизвестных радиостанций. Уловив последнюю на каком-либо контуре, слухач настраивается конденсатором (если включена самоиндукция, то и последней) в резонанс с приходящей волной неизвестной радиостанции и затем действует только лишь коммутатором, переходя с одного контура на другой и отмечая в аппаратном журнале номер контура и соответствующую слышимость. Контур, при включении которого звук в телефоне получается максимальный, лежит ближе всего к вертикальной плоскости, соединяющей неизвестный источник волн с центром воздушной сети приемной станции. Возможно определение и по минимуму силы приема. Как известно, точность такого определения всегда равняется угла между контурами. Например, при 5 контурах точность определения направления неизвестной радиостанции - при 10 контурах - при чем предполагается, что контуры распределены по всей полуокружности.

Выше предполагалось, что переделке подвергается одна половина нормальной зонтичной сети, все элементы которой утилизируются для составления замкнутых контуров, необходимых для ориентированной радиослежки. Можно, однако, оставить всю зонтичную сеть в том виде, как она есть, и ввести между ее открытыми контурами замкнутые из добавочного проводника. В этом случае инвентарь станции увеличивается приблизительно на 500-1000 метров антенного провода, в зависимости от числа и размеров контуров, но зато дальность действия станции в отношении ее нормальной работы (передачи-приема радиограмм) не уменьшается. В этих целях, т.-е. для сохранения нормальной дальности действия, лучше, во избежание сильного взаимного влияния, зонтичную сеть всех открытых контуров расположить не по окружности вокруг мачты, а лишь по полуокружности (сгустив их), предоставив освобождающуюся, таким образом, вторую полуокружность для расположения замкнутых контуров из добавочного антенного проводника. В зависимости от длины волны и расстояния замкнутые контуры могут состоять из одного или нескольких витков.

Обслуживание станции предлагаемой системы не требует никакого обучения персонала станции.

Предлагаемое устройство для радиостанций с зонтичной антенной может быть также применено и на мощных, судовых, береговых радиостанциях как приемно-передающих, так и специально-приемных, пеленгаторных и радиокомпасных.

Возможно также для предварительного ненаправленного приема применение и всякого другого радиосетевого устройства: открытая антенна в виде одного луча (Г-образн.) с одним лучом противовеса и др.

Устройство ориентированного приема на этих станциях не только дает возможность определить местонахождение (направление) корреспондирующей радиостанции, но также установить избирательный и многократный прием, т.-е. прием на выбор двух или нескольких станций, работающих одновременно одной и той же волной (или разными волнами), если направления этих станций составляют между собой достаточный угол. Если на станции находится несколько приемников, то, включая их одновременно на отдельные замкнутые контуры, можно сразу принимать несколько станций, если даже они работают одной и той же волной и одним и тем же тоном.

Для получения одновременного приема от нескольких радиостанций, направления которых составляют между собой некоторый угол, достаточно каждую пару противоположных зажимов коммутатора присоединить (например, через штепсель) к отдельной приемной цепи, включающей C₁, C₂, D₁, T. В этом случае, если все штепсели выключены, а коммутатор переходит с одного контура на другой - имеет место ориентированный прием от одной радиостанции; если же коммутатор оставлен в покое, а все или часть штепселей включены, происходит одновременный прием работы нескольких (по числу включенных штепселей) радиостанций.

Возможен также радио-прием одновременный с радиопередачей (встречная-дуплекс-работа), для чего замкнутые антенны (контуры) выделенной приемной радиостанции располагают по возможности перпендикулярно к линии, соединяющей выделенную приемную радиостанцию с ее основной (передающей) радиостанцией. Место установки выделенной приемной радиостанции следует выбирать таким образом, чтобы плоскости контуров, служащих для приема заранее заданных корреспондентов, составляли по возможности большие углы (близкие к 90°), с направлением на собственную передающую (основную) радиостанцию. При выборе этого угла следует руководствоваться отношением силы электромагнитного поля волны корреспондирующей станции в пункте установки приемной станции к таковой же от собственной передающей радиостанции, при чем чем больше это отношение, тем меньше может быть выбран названный угол.

1. Антенное устройство для направленного приема радиосигналов, характеризующееся применением ряда замкнутых антенн (контуров), состоящих из одного или нескольких витков, располагаемых радиально вокруг общей мачты, поддерживающей антенные контуры, для переключения каковых витков для целей пеленгации применен коммутатор.

2. При охарактеризованном в п. 1 устройстве применение, для целей одновременного многократного и избирательного приема, нескольких коммутаторов, присоединяющих к приемникам соответствующие контуры.

3. При охарактеризованном в п.п. 1 и 2 устройстве применение равномерно расположенных по всей окружности замкнутых контуров.

4. При охарактеризованном в п.п. 1 и 2 устройстве применение замкнутых контуров, расположенных лишь в определенном секторе.

5. Форма выполнения устройства, охарактеризованного в п.п. 1 и 2 в применении к радиостанции с антенной зонтичного типа, отличающаяся тем, что провода сети соединены с лучами противовеса, с целью превращения лучей в замкнутые контуры, при чем приемник включен или при помощи коммутатора или при помощи приспособления, допускающего непосредственное поочередное присоединение.

6. Видоизменение устройства, охарактеризованного в п. 5, отличающееся тем, что лишь одна половина проводов зонтичной антенны присоединена к противовесу для целей пеленгации или направленного приема, другая же половина проводов оставлена неприсоединенной с целью использования ее для обычных радиопередачи и радиоприема.