ПРИЛОЖЕНИЕ A

ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЙ ПАТЕНТ US-1360167

 

Настоящая публикация является переводом основополагающего патента на антенну американского изобретателя Александерсона, которая, как утверждается в ряде источников, стала прототипом для целого поколения передающих антенн диапазона VLF.

Перевод c английского © Janto.

Оригинал патента здесь: US-1360167

 

Примечание. Описание патента в оригинале содержит целый ряд терминов, не соответствующих современной терминологии, а также целый ряд суждений, противоречащих современной теории радиосвязи и электромагнитных волн. Соответствующие комментарии автора настоящего исследования по этому поводу см. в основных главах публикации. Необходимо также отметить, что структура патентной формулы не соответствует принятой в настоящее время, предусматривающей наличие основных и дополнительных пунктов, в связи с чем в большой степени избыточна. Необходимо также отметить противоречивость отдельных положений описания и патентной формулы. Все указанные особенности в переводе сохранены и он максимально приближен к оригиналу с целью последующего объективного анализа изобретения и его трактовки изобретателем.

 

АНТЕННА

• Изобретатель: E.F.W. Alexanderson
• Заявитель и патентообладатель: General Electric Co (US)
• Приоритет: 13.09.1917
• Дата публикации: 23.11.1920
• 35 пунктов патентной формулы
• 4 иллюстрации

Всем, кого это может касаться:

Настоящим извещаю, что я, Эрнст Ф.В. Александерсон, гражданин Соединенных Штатов, проживающий в Скенектэди, графство Скенектэди, штат Нью-Йорк, изобрел некоторые новые усовершенствования Антенны, описываемые далее.

Данное мое изобретение относится к антенне для систем радиосигнализации, более конкретно - к способу создания излучения передающим устройством.

Известная конструкция антенны для систем радиосигнализации содержит поднятый над землей проводник (или сеть проводников), заряжаемый от источника высокочастотной энергии таким образом, что он становится источником излучения энергии, относящимся к типу, известному как осциллятор Герца. Таким образом, теория излучения такой антенны полностью основана на математической теории осциллятора Герца.

Общеизвестная излучающая антенная система может рассматриваться как одиночный осциллятор Герца. Ранее предлагалось использовать множество таких осцилляторов для увеличения энергии излучения или для получения эффекта направленного излучения, однако практически эта идея не была реализована из-за сложности управления фазой колебаний в различных излучателях таким образом, чтобы они могли создавать суммарное излучение заданного желаемого вида.

Одной из целей моего изобретения является создание средства управления множеством отдельных излучателей таким образом, чтобы легко можно было получать суммарное излучение требуемого вида.

Управление излучением множества отдельных излучателей вместо одного позволяет получить много различных преимуществ. Одно из таких преимуществ заключается в том, что для получения сигналов заданной силы требуется меньшая потребляемая мощность. Это преимущество может быть объяснено следующим образом:

Значение электростатического и электромагнитного полей волны, излучаемой одиночным излучателем, пропорциональны питающим его току и напряжению. Энергия, потребляемая излучателем, пропорциональна продукту тока и напряжения и, соответственно, квадрату напряженности поля излучаемой волны. Общая теория движения волн, однако, учит, что если несколько волновых картин накладываются друг на друга, то они объединяются таким образом, что напряженность поля в любой точке является арифметической суммой мгновенных значений напряженности поля каждой отдельной волны. Если система из множества отдельных излучателей управляется таким образом, что относительные фазы колебаний от различных излучателей могут комбинироваться заранее заданным образом, то становится возможным так управлять системой, чтобы напряженность поля на приемной станции была равная арифметической сумме значений напряженности полей, создаваемых всеми отдельными излучателями. Можно сказать, что излучение единичной интенсивности станции с одним излучателем создает единичную напряженность поля на приемной станции. Если система, состоящая из множества излучателей, уравляется таким образом, что каждый излучатель создает волну с единичной напряженностью, эффект на приемной станции будет такой же, как от одной волны с напряженностью поля, равной стольким единичным напряженностям, сколько использовано индивидуальных излучателей.

Энергия, потребляемая одиночным излучателем, также может быть названа единичной, и энергия, потребляемая каждым из одиночных излучателей системы излучателей также будет единичной при описанном управлении. Например, в случае 6 одиночных излучателей мы получим потребляемую энергию в 6 раз больше, чем потребляет одиночный излучатель, и напряженность поля на приемной станции в 6 раз больше, чем при использовании одного одиночного излучателя. С другой стороны, если желательно получить на приемной станции с помощью одиночного излучателя напряженность поля в шесть раз выше единичной, то необходимо увеличить в 6 раз как ток, так и напряжение птания одиночного излучателя, при этом потребляемая им энергия возрастет по отношению к единичной в 36 раз. Т.о. видно, что энергия, потребляемая одним одиночным излучателем, должна быть в 6 раз выше энергии, потребляемой шестью одиночными излучателями, чтобы излучать сигнал равной величины.

Другим преимуществом моей мультиизлучающей системы является обеспечиваемая ей возможность создавать сигнал большей напряженности по отношению к потребляемой мощности, чем это было возможно до настоящего времени. У любой антенны есть практический предел мощности излучения, которая может быть достигнута, определяемый величиной напряжения, которое может выдержать изоляция излучателя. Иными словами, имеется определенный предел величины излучаемого сигнала, который невозможно превысить путем увеличения мощности, подаваемой на одиночный излучатель, в то время, как при использовании множества одиночных излучателей увеличение величины сигнала до желаемого уровня может быть достинуто путем увеличения числа излучателей.

Третье преимущество моей системы множественного излучения заключается в том, что оно делает возможным создавать излучение с достижением эффекта направленности аналогично фокусировке светового луча с помощью линз и зеркал. Хотя желательность получения такого эффекта часто упоминалась и предлагались различные устройства для его реализации, ни одно из них до настоящего времени не оказалось пригодным для практического применения.

Другой целью моего изобретения является создание удобного практически применимого устройства для управления соотношением фаз одиночных излучателей таким образом, чтобы можно было реализовать преимущества направленного излучения.

В антенну обычного типа, аналогичную используемому в настоящее время одиночному осциллятору Герца, энергия подается со стороны земляного вывода последовательно с согласующей катушкой. Предположим, что у антенны такого типа, спроектированной для передачи на дальние расстояния, ток, поступающий через согласующую катушку, равен 100 А, а напряжение в верхней точке равно 50.000 В. Предположим, что мощность, требуемая для возбуждения колебаний в антенне, равна 500 киловатт. Это означает, что энергетическая компонента осциллирующего напряжения равна 500 вольтам, или, как обычно принято говорить, антенна имеет сопротивление 5 Ом. Т.о., энергия, требуемая для поддержания осцилляций, поступает в форме 100 А при 500 В. Хотя таким образом можно подавать энергию в каждый из множества индивидуальных излучателей, при необходимом расстоянии между излучателями такой метод сопряжен с нежелательными индуктивными и омическими потерями в линиях питания.

Еще одной целью моего изобретения является создание системы питания одиночных излучателей, устраняющей указанный недостаток.

Для достижени данной цели я трансформирую энергию в форму высокого напряжения и низкого тока и вместо подачи его в точке заземления через согласующую катушку подаю его в точку высокого напряжения. Например, в упомянутом выше случае энергия может быть подана в излучатель с напряжением 50.000 В и током 1 А. Т.о, хотя в каждом случае требуется энергия в 50 киловатт, антенна старого типа потребляет ее как сопротивление величиной 5 ом, в то время как антенна согласно моему изобретению потребляет ее как сопротивление величиной 50.000 ом. Это может быть объяснено тем, что в антенне старого типа энергия подается последовательно через индуктивность и емкость антенны, а в антенне с используемым мной излучателем энергия подается на цепь из параллельно включенных емкости антенны и индуктивности. При подаче энергии таким образом в индивидуальные излучатели становится возможным питать большое количество таких излучателей, расположенных на значительном удалении друг от друга без риска получить большие потери в линиях передачи. Для преобразования энергии в требуемую форму можно использовать обычный трансформатор с нужным коэффициентом трансформации. Однако я обнаружил, что удобнее использовать один из излучателей как трансформатор колебаний и подавать энергию на все остальные излучатели с высоковольтного конца первого излучателя. Т.о., в предпочтительном варианте моя многоэлементная излучающая система может рассматриваться как выполненная на основе первичного излучателя, который одновременно функционирует как трансформатор колебаний для питания высоким напряжением одного или нескольких вторичных излучателей. Для того, чтобы получить полностью сбалансированную систему излучения, может потребоваться расположить первичный излучатель по отношени ко вторичным таким образом, чтобы передача энергии на вторичные излучатели могла производиться непосредственно с первичного излучателя по проводам равной длины. Хотя это и может использоваться в практике конструировния, я нашел экспериментальным путем, что подсоединять каждый вторичный излучатель непосредственно к первичному нет необходимости, и что практически при создании антенны удобнее подключать вторичные излучатели последовательно друг за другом так, что при этом поток энергии от первичного излучателя достигает вторичных излучателей последовательно. В одном из вариантов практической реализации моя антенна имеет горизонтальную передающую линию, поддерживаемую вышками. Эта антенна поделена на множество индивидуальных излучателей путем соединения с землей через согласующие катушки, расположенные через подходящие интервалы вдоль ее длины. Воздушные линии, которые выступают в роли излучателей, также обеспечивают передачу энергии ко всем последовательным излучателям. Поскольку энергия ко вторичным излучателям поступает в виде высокого напряжения и низкого тока, очевидно, что к такой линии передачи может быть подключено большое число вторичных излучателей, не вызывая при этом какого-либо заметного изменения напряжения или фазы.

Новые признаки, которые, я надеюсь, характеризуют мое изобретение, изложены далеее, в т.ч. в прилагаемых пунктах заявляемой формулы. Однако мое изобретение само по себе, в т.ч. в части его организации и способа функционирования вместе с дополнительными целями и преимуществами, будет более понятно с помощью ссылки на следующее далее описание, увязанное с прилагаемыми рисунками, где на Фиг. 1, 2 и 3 показаны схемы нескольких различных модификаций, а на Фиг.4 представлена диаграмма, иллюстирующая принцип направленного излучения моего изобретения.

В варианте моего изобретения, приведенном на Фиг.1, излучающая система состоит из множества горизонтальных проводников 1 большой длины, удерживаемых над землей с помощью мачт 2, от которых они изолированы. Система разделена на 5 индивидуальных излучателей с помощью заземляющих соединений 7, 8, 9, 10 и 11 и индуктивностей 12, 13, 14, 15 и 16, включенных в каждое заземляющее соединение. Показанные на схеме заземления состоят из множества проводников 17, растянутых по поверхности земли, концы которых заглублены.

Энергия для передачи сигналов поступает на первый излучатель от высокочастотного альтернатора 18, подключенного через трансформатор 19 к линии передачи 20, которая питает трансформатор 21, с выхода которого ток поступает в заземляющее соединение 7.

Фиг.1

 

Первый излучатель представляет собой заземляющее соединение 7 и подсоединенный к нему участок группы проводников 1. Данный излучатель выступает как трансформатор колебаний, служащий для повышения напряжения, приложенного к трансформатору 21. Далее энергия с напряжением высокого уровня поступает от первого излучателя на второй излучатель, образованный заземляющим соединением 7 с подключенным к нему участком группы проводников 1. Второй излучатель также работает как трансформатор и преобразует энергию высокого напряжения и низкого тока в энергию с более низким напряжением и более высоким током, которая вызывает переменный ток перезаряда в заземляющем соединении 8, который может быть той же величины, что и в заземляющем соединении 7. Проводники также выполняют функцию линии передачи для распределения энергии высокого напряжения последовательно на третий, четвертый и пятый излучатели. Эти излучатели функционируют таким же образом, как и второй излучатель, вследствие чего во всех заземляющих соединениях создаются токи аналогичной величины.

Для демонстрации преимуществ, которые могут быть получены от использования моего изобретения, было проведено испытание антенны того же типа, что и изображенная на фиг.1, состоящей из 6-ти индивидуальных излучателей. При подаче на антенну с одним излучателем высокочастотного сигнала мощностью 50 квт в излучателе был получен ток перезаряда величиной 100 А. При использовании 6-ти заземляющих соединений бв каждом из них были получены токи перезаряда величиной 45 А, что в сумме дает ток перезаряда величиной 270 А. Другими словами, эффективная излучаемая мощность увеличилась в 2.7 раза по сравнению с антенной с одним излучателем.

В соответствии с теорией излучения Герца возможности антенны определяются ее т.н. сопротивлением излучения. Оно пропорционально квадрату отношения высоты антенны и длины волны. Также хорошо известно, что для эффективной работы антенны необходимо, чтобы она работала на некоторой более низкой, чем ее собственная периодичность, частоте. Такой метод функционирования требует наличия в цепи антенны индуктивности, которая обычно используется для настройки. Если попытаться заставить работать антенну на более высокой частоте, чем ее собственная периодичность, то вместо индуктивности необходимо установить емкость, однако такой метод функционирования, как известно, неэффективен.

Для передачи на большие расстояния используется антенна больших горизонтальных размеров. Большие горизонтальные размеры дают большую емкость и, следовательно, собственная периодичность антенны, определяемая ее размерами, становится низкой. Таким образом, если такая антенна работает со своей собственной периодичностью или на более низкой частоте, длина волны намного превышает высоту антенны и отношение высоты к длине волны дает низкое сопротивление излучения и высокое отношение сопротивления излучения к сопротивлению земли, т.е низкую эффективность. Величина, до которой сопротивление земли может быть уменьшено, на практике также ограничена определенным пределом, зависящим от физических размеров антенны. В результате можно констатировать, что если такая антенна используется как простой осциллятор Герца, то она имеет определенную максимально возможную эффективность или величину присущего ей отношения сопротивления излучения к сопротивлению земли. Однако, когда антенна снабжена множеством заземляющих соединений в соответствии с моим изобретением, ее собственная периодичность увеличивается сверх предела величины, определяемой ее физическими размерами при использованием ее как простого осциллятора Герца, т.е. собственная периодичность антенны в целом равна собственной периодичности каждой индивидуальной секции с учетом заземляющего соединения, если при этом собственные периодичности всех индивидуальных секций одни и те же. Иными словами, собственная периодичность антенны становится существенно больше определяемой ее физическими размерами. В результате антенна может эффективно работать на гораздо более коротких длинах волн за счет повышения сопротивления излучения обратно пропорционально длине волны. Результатом этого становится более приемлемое соотношение сопротивления излучения и сопротивления земли, поскольку множество заземляющих соединений дает эффект уменьшение сопротивления земли. Т.о, отношение сопротивления излучения к сопротивлению земли, соответственно и эффективность антенны, могут быть существенно увеличены.

Форма моего изобретения, приведенная на фиг.2, отличается от формы фиг.1 главным образом конструктивными деталями. В данном случае каждый индивидуальный излучатель имеет вид антенны зонтичного типа, при этом все индивидуальные излучатели соединены линией передачи 22, которая передает высокое напряжение от первичного излучателя 23 последовательно на вторичные излучатели 24, 25, 26 и 27. Сконструированная таким образом излучающая система функционирует так же, что и система, изображенная на фиг.1.

Фиг.2

 

На Фиг.3 я изобразил вариант моего изобретения, который может быть использована при необходимости получения эффекта направленного излучения. В этом случае излучатели отделены индуктивностями 28, 29 и 30, которые могут иметь величину, обеспечивающую фазовый сдвиг волн, излучаемых последовательностью излучателей, необходимый для создания эффекта направленности излучения. При необходимости между излучателями вместо индуктивностей могут быть установлены конденсаторы.

Фиг.3

 

При определении метода, в котором система, состоящая из множества индивидуальных излучателей может быть адаптирована для создания направленного излучения, антенна типа изображенной на фиг.1 или фиг.2 может рассматриваться как распределенная емкость между линейным проводником и землей. Электростатическое поле, окружающее проводник, распространяется в трех направлениях, однако для целей нашего обсуждения достаточно рассмотреть градиент потенциала только в двух направлениях, а именно в вертикальном направлении между проводником и землей и в горизонтальном направлении вдоль проводника. Когда на антенну подаются колебания от источника непрерывных волн определенной частоты, в электростатическом поле создаются стоячие волны. Эти волны должны анализироваться в части как вертикального, так и горизонтального распределения потенциала. Если проводник каким-либо образом не подключен к земле, ему свойственен период горизонтальных колебаний. В этом случае колебания в вертикальной плоскости отсутствуют. Если проводник одним концом поключен к земле, у него будет другой естественный период. Колебания в этом случае будут горизонтальными с некоторой долей вертикальных в связи с тем, что между проводником и землей будет протекать зарядный ток. Антенный провод подобной конфигурации с заземляющим соединением с одного конца уже достаточно широко использовался. Если такой проводник соединить с землей множеством равномерно распределенных катушек, то он превращается в описаннную выше мультиизлучающую антенну. Более того, если индуктивности катушек подобрать таким образом, чтобы токи во всех катушках были в фазе, можно утверждать, что антенна будет иметь вертикальные колебания и не иметь горизонтальных. Однако можно настроить антенну таким образом, что она будет иметь горизонтальные и вертикальные колебания одновременно. Вертикальные и горизонтальные колебания могут иметь разную частоту, если использовать источник энергии с более, чем одной частотой. Это может быть в том случае, если антенна возбуждается дуговым генератором или плиотронным осциллятором. В нашем случае, однако, будет более приемлемо рассматривать излучение на одной частоте, что может иметь место при питании антенны от высокочастотного альтернатора, т.е. в случае, когда одновременные вертикальные и горизонтальные колебания должны иметь одну и ту же частоту. В том случае, если проводник соединен с землей только у одного конца, имеют место только горизонтальные колебания, при которых на заземленном конце имеет место узел, а на открытом - максимум амплитуды. Ранее считалось, что антенна такого типа должна иметь направленное излучение. Однако в настоящее время доказано, что это не так, поскольку длина антенны обычно меньше четверти длины волны, а для получения эффекта направленности необходимо, чтобы длина антенны была не менее половины длины волны.

В описанной простой горизонтальной антенне распределение индуктивности и емкости всегда таково, что длина стоячей волны вдоль антенны всегда меньше длины излучаемой волны. Это условие, как будет более подробно показано далее, препятствует созданию наиболее эффективного направленного излучения. Фундаментальное правило, которому необходимо следовать и которое будет объяснено далее состоит в том, что длина стоячей волны должна равна или больше длины излучаемой волны. Если требуется излучение в продольном направлении антенны, то длина стоячей волны должна быть равна длине излучаемой волны, а если желательно излучение под прямым углом к направлению антенны, длина стоячей волны должна быть бесконечной. Для любого промежуточного угла излучения отношение длин стоячей и излучаемых волн должно быть равно секансу угла между направлением излучения и направлением самой антенны. Для того, чтобы доказать это соотношение геометрически, представим, что волна начинает распространяться со скоростью света с одного конца антенны. Чтобы сфокусировать максимум излучения, желательно, чтобы волна по мере движения вдоль антенны получала бы синфазные с ней импульсы. По этой причине длина стоячей волны должна быть равна длине излучаемой волны. Если антенна осциллирует со стоячей волной, длина которой больше длины излучаемой волны, что означает, что волна распространяется вдоль антенны со скоростью больше скорости света, различные точки антенны можно рассматривать как создающие излучение с различными фазами, и кривую, на которой индивидуальные волны находятся в фазе, можно представить с помощью окружностей вокруг центров излучения.

Фиг.4

 

Обратимся теперь к рис.4, где стоячая волна обозначена как ls. Вокруг точки a стоячей волны, которую можно рассматривать как узел, может быть нарисована окружность, радиус которой равен длине излучаемой волны lr. Вокруг точки b может быть нарисована окружность с радиусом на одну четверть длины волны меньше. Вокруг точки c окружность имеет радиус, равный половине длине волны, и вокруг точки d - радиус, равный четверти длины волны. Линия t, касательная по отношению ко всем окружностям, определяет направление излучения, при этом направление максимума излучения перпендикулярно данной касательной, и из рисунка видно, что lr = ls cosα, где α - угол между направлением антенны и направлением излучения. Если применить эту формулу к случаю, когда стоячая горизонтальная волна короче излучаемой, то направление излучения этой волны будет определяться углом, косинус которого больше единицы. Такая ситуация невозможна, что означает отсутствие направленного излучения, т.е. излучение будет неэффективным.

Используемые до настоящего времени горизонтальные антенны, заземленные с одного конца, имеют такое распределение емкости и индуктивности, что длина стоячей волны теоретически равна, а практически меньше длины излучаемой волны. Иными словами, волна распространяется вдоль такой антенны со скоростью, меньшей скорости света. Если необходимо увеличить скорость распространения волны вдоль антенны и тем самым удлинить стоячую волну, необходимо уменьшить или индуктивность, или емкость. Однако все, что может быть сделано в этом направлении путем манипуляции с проводниками, не даст результата. Дополнительный параллельный проводник уменьшит индуктивность, но увеличит емкость, а уменьшение числа параллельных проводников уменьшит емкость, но увеличит индуктивность. Но за счет использование множества излучателей, которые я описал, требуемый эффект может быть достигнут. Емкость между проводниками и землей может быть нейтрализована с помощью распределенной индуктивности между ними и землей. Если емкость проводников антенны с помощью распределенной индуктивности будет полностью нейтрализована на частоте возбуждения антенны, то длина стоячей волны будет равна бесконечности и все точки антенных проводников будут осциллировать в фазе. Такой режим будет создавать ненаправленное излучение, если антенна короче половины длины излучаемой волны, и напраленное излучение под прямым углом к антенне, если антенна достаточно длинная по сравнению с длинной излучаемой волны. В случае, если используется длинная антенна и требуется угол излучения, отличный от прямого, требуемая длина стоячей волны может быть определена из длины излучаемой волны и требуемого угла излучения. Если известна индуктивность проводников антенны, то можно расчитать величину требуемой распределенной емкости, которая обеспечит требуемую величину длины стоячей волны. Требуемая для этого емкость может оказаться ниже собственной емкости проводников. В этом случае необходимо нейтрализовать избыток емкости, оставив только часть, необходимую для требуемой длины стоячей волны. Вместо нейтрализации емкости можно нейтрализовать продольную индуктивность проводников антенны путем установки последовательных конденсаторов. Если необходимо, то может использоваться комбинация данных методов.

Если рассматривать метод организации настройки антенны с описанных выше позиций, то можно обнаружить, что способ излучения, заключающийся в использовании множества излучателей, запитываемых от общего источника высокочастотной энергии таким образом, чтобы они излучали синфазно, является лишь частным случаем составной горизонтальной антенны с горизонтальной стоячей волной. Этот частный случай является случаем, в котором стоячая волна является бесконечной, и этот способ излучения - направленный или ненаправленный, можно отличить от способов излучения, которые были предложены ранее, по критерию, равна длина стоячей волны или больше, чем длина волны излучения, тогда как у такой антенны, которая использовалась ранее, стоячие волны имеют длину волны короче длины волны излучения.

Термин стоячая волна используется в вышеприведенном описании и в последующих пунктах формулы не в ограниченном смысле, как он обычно понимается, а, именно, как результат сложения двух волн, двигающихся с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, создавая точки большой амплитуды и чередующиеся с ними точки нулевой амплитуды. Феномен, описываемый здесь, имеет также иную природу, чем известный под названием «бегущая волна», поскольку последний в обычном понимании подразумевает полную передачу энергии от одной точки к другой со скоростью распространения волны. Хотя в данном случае энергия и передается от одной точки к другой, эта передача является, главным образом, побочным фактором, поскольку значительная часть энергии остается в фиксированной позиции. Более того, такая передача может происходить в направлении, противоположном распространению волны. В любой точке на длине антенны амплитуда колебаний та же самая, что и в любой другой точке, но когда стоячая волна, в используемом здесь значении, имеет конечную длину, колебания на различных участках антенны распределены синфазно. Максимумы последовательныч порций распределяются последовательно, но таким образом, что эффект на удалении, где волна концентрируется в эфире, аналогичен бегущей волне.

Поскольку я проиллюстрировал и описал предпочтительные варианты моего изобретения, должно быть ясно, что может быть создано много различных модификаций без выхода за пределы действия прилагаемых пунктов формулы.

Что я заявляю как новое и желаю защитить, руководствуясь Патентными Предписаниями Соединенных Штатов:

 

1. Излучающая антенная система, содержащая первичный излучатель, запитываемый от источника радиочастотного тока, множество вторичных излучателей, заземляющие цепи для всех названных излучателей, при этом все вторичные излучатели присоединены последовательно к линии передачи, которая подает энергию от первичного излучателя на вторичные излучатели.

 

2. Излучающая антенная система, содержащая первичный излучатель, множество вторичных излучателей, соединенных последовательно друг с другом и с первичным излучателем, индивидуальные заземляющие цепи для каждого названного излучателя, источник тока высокой частоты, подсоединенный к первичному излучателю, при этом первичный излучатель прямо подключен к первому из названных вторичных излучателей и выполняет функцию трансформатора колебаний для последовательного питания высоким напряжением всех вторичных излучателей.

 

3. Излучающая антенная система, содержащая линию из горизонтальных воздушных проводов, множество катушек индуктивности, включенных между названными воздушными проводами и землей в последовательных точках, равномерно распределенных по длинне названных проводов, и источник радиочастотного тока для подачи энергии к воздушным проводам в одной точке, при этом подаваемая таким образом энергия распределяется по воздушным проводам для поддержания синхронных колебаний в каждом из колебательных контуров, образованных названными индуктивностями и емкостями относительно земли подключенных к ним участков воздушных проводов.

 

4. Излучающая антенная система, состоящая из множества секций, последовательно соединенных друг с другом с помощью воздушных проводов, при этом каждая секция состоит из воздушных проводов, соединенных с землей через индуктивность и образующих таким образом отдельный колебательный контур, а также источник радиочастотного тока для подачи энергии на воздушные провода, соединяющие названные секции, при этом каждая названная резонансная цепь настроена на частоту подаваемой таким образом энергии.

 

5. Способ питания энергией излучающей антенной системы, состоящей из множества излучателей, заключающийся в подаче энергии на один из названных излучателей при относительно низком потенциале, использовании данного излучателя как трансформатора колебаний для получения относительно высокого потенциала и распределения энергии высокого потенциала, полученной от первого излучателя, по всем остальным излучателям.

 

6. Метод поддержания синхронных колебаний во множестве излучателей, состоящий в подаче радиочастотной энергии непосредственно на один из названных излучателей и последовательном питании энергией от первого излучателя всех остальных излучателей.

 

7. Способ излучения энергии системой горизонтальных проводников, заключающийся в создании электростатического поля в данных проводниках, содержащего сформированную в нем горизонтальную стоячую волну, которая имеет длину по крайней мере такой же величины, что и длина волны, подлежащей излучению..

 

8. Способ излучения электромагнитной энергии излучаюшей антенной системой, заключающийся в том, что с помощью единственного источника радиочастотной энергии в антенной системе создают электростатическое поле, содержащее сформированнную в нем горизонтальную стоячую волну, которая имеет длину по крайней мере такой же величины, что и длина волны, подлежащей излучению.

 

9. Излучающая антенная система, содержащая группу воздушных проводников, средство для возбуждения данных проводников от единственного источника радиочастотной энергии и средство для нейтрализации с помощью резонанса распределенной емкости между названными проводниками и землей, в которой названные проводники расположены так и средства нейтрализации настроены таким образом, чтобы создать вдоль воздушного проводника стоячую волну потенциала, имеющую длину по крайней мере такой же величины, что и длина волны, подлежащей излучению.

 

10. Излучающая антенная система, содержащая воздушные проводники, расположенные линейно-горизонтально, единственный источник радиочастотной энергии для возбуждения данной антенной системы, множество индуктивностей, расположенных вдоль названных воздушных проводников и включенных между данными проводниками и землей, при этом названные проводники расположены и средства нейтрализации настроены так, чтобы частично нейтрализовать распределенную емкость между воздушными проводниками и землей таким образом, чтобы потенциал, распределенный вдоль воздушных проводников, создавал стоячую волну с длиной по крайней мере такой же величины, что и длина волны, подлежащей излучению.

 

11. Способ излучения электромагнитной энергии, заключающийся в заряде системы изолированных протяженных воздушных проводников через множество подключенных к ней вертикальных заземленных проводников, при этом осциллирующие заряжающие токи в различных заземленных проводниках регулируются таким образом, чтобы создавался прогрессирующий фазовый сдвиг.

 

12. Способ излучения электромагнитной энергии, заключающийся в заряде системы изолированных протяженных воздушных проводников через множество подключенных к ней вертикальных заземленных проводников, при этом осциллирующие заряжающие токи в различных заземленных проводниках регулируются таким образом, чтобы создавался прогрессирущий фазовый сдвиг на величину, обеспечивающую направленное излучение в заданном направлении.

 

13. Способ излучения электромагнитной энергии антенной системой, заключающийся в нейтрализации распределенной емкости между системой и землей во множестве точек системы, возбуждении названной системы от единственного источника радиочастотной энергии и создании стоячей волны потенциала вдоль названной системы с длиной волны по крайней мере такой же величины, что и длина волны, подлежащей излучению.

 

14. Способ создания электромагнитной волны направленного излучения в системе воздушных проводников, имеющей множество катушек индуктивности, включенных между названными проводниками и землей в последовательных равномерно распределенных вдоль названных проводников точках, заключающийся в создании синхронно осциллирующих токов во всех заземляющих проводниках путем подачи в систему энергии через один из заземляющих проводников и регулирования токов в других проводниках таким образом, чтобы они имели прогрессирующий фазовый сдвиг.

 

15. Способ направленной сигнализации, заключающийся в подаче энергии от источника радиочастотного тока в излучатель, подачи энергии от данного излучателя на множество других излучателей и регулировании относительной фазы тока в различных излучателях таким образом, что волны, излучаемые различными излучателями, суммируются в точках конкретного заданого направления.

 

16. Способ направленной сигнализации, заключающийся в подаче энергии от источника радиочастотного тока в излучатель, подачи энергии от данного излучателя на множество других излучателей, которые настроены таким образом, что эффект от интерференции излучаемых ими волн создает максимум амплитуды сигнала в требуемом направлении и минимум амплитуды в других направлениях.

 

17. Композиция в системе радиосигнализации изолированной системы воздушных проводников, множества вертикальных проводников, каждый из и которых подключен одним концом к названной воздушной системе и другим концом заземлен, средства подачи энергии в систему через один из вертикальных проводников для создания синхронных колебаний токов во всех проводниках и средства для настройки соотношений фаз токов в вертикальных проводниках таким образом, чтобы создавалось направленное излучение.

 

18. Композиция в системе радиосигнализации изолированной системы воздушных проводников, множества вертикальных проводников, каждый из и которых подключен одним концом к названной воздушной системе и другим концом заземлен, средства подачи энергии в систему через один из вертикальных проводников для создания синхронных колебаний токов во всех проводниках и средства для настройки относительных фаз колебаний различных токов таким образом, чтобы волны, создаваемые этими токами, суммировались в точках заданного направления.

 

19. Композиция в системе радиосигнализации изолированной системы воздушных проводников, множества вертикальных проводников, каждый из и которых подключен одним концом к названной воздушной системе и другим концом заземлен, средства подачи энергии в систему через один из вертикальных проводников для создания синхронных колебаний токов во всех проводниках и средства для настройки относительных фаз колебаний различных токов таким образом, чтобы эффект от интерференции излучаемых ими волн создавал максимум амплитуды сигнала в требуемом направлении и минимум амплитуды в других направлениях.

 

20. Излучающая антенная система, содержащая протяженную совокупность воздушных проводников, расположенных линейно-горизонтально, множество заземляющих соединений для данной совокупности проводников, содержащих средства настройки и расположенные в равномерно распределенных вдоль названной системы точках, разделяя таким образом систему на множество излучателей, способных постоянно осциллировать независимо друг от друга, а также средство для питания системы энергией через одно из соединений с землей.

 

21. Излучающая антенная система, содержащая протяженную совокупность поднятых над землей горизонтальных проводников, множество заземляющих соединений для данной совокупности проводников, содержащих средства настройки и расположенные в точках, равномерно распределенных вдоль названной системы, разделяя таким образом систему на множество излучателей, способных постоянно осциллировать независимо друг от друга, а также устройство питания энергией через заземляющее соединение, ближайшее к одному концу, в которой совокупность поднятых над землей проводников одновременно функционирует как множество независимых излучающих элементов и передает энергию высокого потенциала последовательно от первого излучателя к остальным излучателям.

 

22. Антенна для беспроводной сигнализации, содержащая горизонтальную проводящую сеть большой протяженности, удерживаемую над землей, и соединения между названной сетью и землей во множестве расположенных по ее длине точек, за счет чего собственная периодичность антенны увеличивается сверх величины, определяемой ее физическими размерами при использовании в качестве обычного осциллятора Герца, при этом все соединения с землей содержат индуктивности, настроенные таким образом, что их суммарный импеданс равен импедансу одной индкутивности, необходимой для настройки всей антенны на рабочую частоту.

 

23. Комбинация в системе беспроводной сигнализации, содержащая горизонтальную проводящую сеть большой протяженности, удерживаемую над землей, и соединения между названной сетью и землей во множестве расположенных по ее длине точек, за счет чего собственная периодичность антенны увеличивается сверх величины, определяемой ее физическими размерами при использовании в качестве обычного осциллятора Герца, при этом все соединения с землей содержат индуктивности, а также источник для подачи через одну из множества заземляющих цепей энергии, необходимой для поддержания в системе колебаний на одной определенной частоте.

 

24. Комбинация в системе беспроводной сигнализации совокупности изолированных горизонтальных воздушных проводников большой протяженности, множества размещенных последовательно вертикальных проводников, один конец каждого из которых подключен к названной совокупности горизонтальных воздушных проводников, а второй заземлен, и источник непрерывных колебаний высокой частоты для создания синхронных колебаний тока на одной заданной частоте во множестве цепей, каждая из которых образована вертикальным проводником и пространственной емкостью примыкающего к нему участка воздушных проводников.

 

25. Комбинация в системе беспроводной сигнализации совокупности изолированных горизонтальных воздушных проводников большой протяженности, множества размещенных последовательно вертикальных проводников, один конец каждого из которых подключен к названной совокупности горизонтальных воздушных проводников, а второй заземлен, и источник непрерывных колебаний высокой частоты для создания синхронных колебаний тока на одной заданной частоте во всех вертикальных проводниках.

 

26. Комбинация в системе беспроводной сигнализации совокупности изолированных горизонтальных воздушных проводников большой протяженности, множества размещенных последовательно вертикальных проводников, один конец каждого из которых подключен к названной совокупности горизонтальных воздушных проводников, а второй заземлен, и источник непрерывных колебаний высокой частоты для создания синхронных колебаний тока на одной заданной частоте во всех вертикальных проводниках, отличающихся по фазе друг от друга менее, чем на 90 градусов.

 

27. Антенна для системы беспроводной сигнализации, содержащая горизонтальную протяженную проводящую сеть, удерживаемую над землей, имеющая собственную низкую периодичность, и соединения между названной сетью и землей во множестве точек, расположенных последовательно вдоль ее длины, за счет чего собственная периодичность сети увеличивается до существенно большей величины, при этом все соединения с землей содержат индуктивности для настройки антенны.

 

28. Комбинация в системе беспроводной сигнализации совокупности изолированных протяженных воздушных проводников, множества вертикальных проводников, каждый из которых одним концом соединен с воздушными проводниками, а другим концом заземлен, средство для создания синхронных колебаний токов во всех вертикальных проводниках и средства для настройки соотношения фаз токов в различных вертикальных проводниках таким образом, чтобы создать направленное излучение.

 

29. Комбинация в системе беспроводной сигнализации совокупности изолированных протяженных воздушных проводников, множества вертикальных проводников, каждый из которых одним концом соединен с воздушными проводниками, а другим концом заземлен, средство для создания синхронных колебаний токов во всех вертикальных проводниках и средства для настройки соотношения фаз токов в различных вертикальных проводниках таким образом, чтобы волны, создаваемые названными токами, суммировались в точках заданного направления.

 

30. Комбинация в системе беспроводной сигнализации совокупности изолированных протяженных воздушных проводников, множества вертикальных проводников, каждый из которых одним концом соединен с воздушными проводниками, а другим концом заземлен, средство для создания синхронных колебаний токов во всех вертикальных проводниках и средства для настройки соотношения фаз токов в различных вертикальных проводниках таким образом, чтобы эффект интерференции волн, производимых названными токами, создавал максимум амплитуды в требуемом направлении и минимум амплитуды в остальных направлениях.

 

31. Антенна для системы беспроводной сигнализации, содержащая изолированный от земли длинный горизонтальный проводник, имеющий такие собственные параметры, что электрическая волна распространяется по нему со скоростью, меньшей скорости света, и средство, равномерно распределенное вдоль длины названного проводника, служащее для увеличения скорости распространения электрической волны по данному проводнику.

 

32. Антенна для системы беспроводной сигнализации, содержащая изолированный от земли длинный горизонтальный проводник, имеющий такие собственные параметры, что электрическая волна распространяется по нему со скоростью, меньшей скорости света, и средство, равномерно распределенное вдоль длины названного проводника, служащее для увеличения скорости распространения электрической волны по данному проводнику до скорости, по крайней мере равной скорости света.

 

33. Антенна для системы беспроводной сигнализации, содержащая изолированный от земли длинный горизонтальный проводник, имеющий такие собственные параметры, что электрическая волна распространяется по нему со скоростью, меньшей скорости света, и множество индуктивностей, равномерно распределенных по длине названного проводника и включенных между данным проводником и землей для нейтрализации по крайней мере части шунтирующей емкости, тем самым повышая скорость, с которой электрическая волна распространяется вдоль названного провода.

 

34. Антенна для системы беспроводной сигнализации, содержащая изолированный от земли длинный горизонтальный проводник, имеющий такие собственные параметры, что электрическая волна распространяется по нему со скоростью, меньшей скорости света, и множество индуктивностей, равномерно распределенных по длине названного проводника и включенных между данным проводником и землей для нейтрализации по крайней мере части шунтирующей емкости, тем самым повышая скорость, с которой электрическая волна распространяется вдоль названного провода до величины, по крайней мере равной скорости света.

 

35. Антенна для системы беспроводной сигнализации, содержащая изолированный от земли длинный горизонтальный проводник, имеющий такие собственные параметры, что электрическая волна распространяется по нему со скоростью, меньшей скорости света, и множество индуктивностей, равномерно распределенных по длине названного проводника и включенных между данным проводником и землей для нейтрализации по крайней мере части шунтирующей емкости, тем самым повышая скорость, с которой электрическая волна распространяется вдоль названного провода, а также множество индуктивностей, включенных последовательно в названный продник между различными точками заземления для уменьшения скорости распространения электрической волны в данном проводнике до заданного значения.

 

ERNST F.W.ALEXANDERSON

* * * * * * * * *

 

 

Опубликовано 14.02.2020 Последнее изменение - нет

© Janto 2020 Все права защищены