Fortschritte auf dem Gebiete der Funkentelegraphie. Von Ingenieur Otto Nairz, Charlottenburg. (Fortsetzung von S. 416 d. Bd.) Fortschritte auf dem Gebiete der Funkentelegraphie. In Erkenntnis dessen, dass zur Erzielung einer möglichst grossen Reichweite im funkentelegraphischen Verkehr unter anderem auch die Strahlung selbst nicht zu grosse Beträge annehmen darf, hat die Gesellschaft für drahtlose Telegraphie, übrigens nach einer Anregung von Muirhead, bei ihren tragbaren Stationen die Schirmanordnung gewählt. Gerade bei diesen Stationen, welche bestimmt sind, dem Heere zu dienen, um vorgeschobene Posten mit dem Truppenkörper zwecks Nachrichtenaus- tausch zu verbinden, kommt es ganz besonders darauf an, grösste Reichweite mit grösster Transportfähigkeit zu vereinen. Wo es nicht mehr möglich sein wird, sich der fahrbaren Funkenkarren zu bedienen, sind diese tragbaren Stationen am Platze, welche bei 200 kg Gewicht von vier Tragtieren oder acht Leuten mitgeführt werden können. Textabbildung Bd. 321, S. 757 Fig. 11. Tragbare Station. Statt des Drachens oder Ballons dient hier zur Hochführung des Luftleiters ein achtteiliger Mast von 15 m Höhe aus Magnalium, (einer Legierung von Magnesium und Aluminium) welcher von fünf Leuten in etwa 15 Minuten bequem aufgerichtet werden kann. Dieser Mast stellt selbst den senkrechten Teil der Antenne vor und ist vom Erdboden sorgfältig zu isolieren, denn die Anordnung arbeitet mit Gegengewicht. Dieses besteht aus sechs radial ausgespannten, je 40 m langen Drähten, die am Mast untereinander verbunden, von letzterem jedoch isoliert sind. Sie befinden sich etwa 1 m über der Erde aber ohne mit ihr in leitender Verbindung zu stehen. An der Spitze des Mastes sind ebenfalls sechs Drähte angebracht, deren Länge aber nur 25 m beträgt; sie werden so ausgespannt, dass sie mit dem Mast einen Winkel von ungefähr 70° bilden, was dem System eine Aehnlichkeit mit dem Gerippe eines Regenschirms verleiht. Ihr freies Ende wird durch isolierende Pardunen am Boden in dieser geneigten Lage festgehalten. Erinnern wir uns an die Fig. 8 und 9 S. 415, so sehen wir, dass dieses Luftsystem ein Mittelding ist zwischen dem nicht streuenden, völlig geschlossenen Kreis und dem linearen Sender mit dem Maximum an Strahlung. Dadurch, dass man nun die sechs Luftdrähte mehr oder weniger neigt, d.h. ihre freien Enden dem Boden bezw. den Gegengewichtsdrähten mehr oder weniger nähert, geht der lineare Sender in den Kreis über, und man ist imstande die Strahlung so einzustellen, dass die Fernwirkung am günstigsten wird. So lässt sich der Kompromiss zwischen Strahlung und Dämpfung am besten schliessen. Fig. 11 zeigt den Sender mit aufgerichtetem Mast; das Erregersystem, das im wesentlichen nicht von jenem der Demonstrationsapparate (Fig. 2–4, S. 395) abweicht, befinden sich im Zelte, das auch Raum hat für den Stromerzeuger, eine Gleichstromdynamo von 45 Watt Leistung, die von einem Mann mittels Tretapparates angetrieben wird. Letzterer, welcher einem Fahrradgestell ähnlich gebaut ist, zeigt Fig. 12 betriebsfähig links, und für den Transport zerlegt rechts. Der Strom wird einem kleinen Induktor zugeführt, der den Kondensator von etwa 3000 cm Kapazität des Schwingungssystems speist. Der Erregerkreis, dem derselbe angehört, enthält ferner eine Spule, die gleichzeitig auch in den Luftleiter geschaltet ist, die sogenannte gemeinschaftliche Selbstinduktion. An dieser befindet sich die Verbindung nach dem Gegengewicht einerseits und dem Luftdraht bezw. Mast andererseits. Hier ist auch noch eine andere Spule, die dazu dient, die Wellenlänge des Luftleiters und nach Abstimmung des Kreises auf diese, die Wellenlänge des gesamten Systems zu vergrössern. Die zumeist verwendete Wellenlänge beträgt ungefähr 350 m und zwar ist die Kupplung so klein gewählt, dass beide auftretende Wellen (Grund- und Oberwelle) so nahe beisammen liegen, dass der Empfänger die Summe beider aufnimmt. Textabbildung Bd. 321, S. 758 Fig. 12. Kraftquelle. Um dieses Luftleitersystem als Empfänger verwenden zu können, wird an Stelle des Erregerkreises ein Empfangskreis geschaltet, der wieder dem bei den Demonstrationsapparaten beschriebenen sehr ähnlich ist. Ein Unterschied besteht jedoch darin, dass als Wellenanzeiger nicht der Fritter oder Kohärer, sondern die elektrolytische Zelle verwendet wird. Diese hat gegenüber ersterem den Nachteil, dass sie Energie verzehrt, die Empfängerschwingungen also dämpft, mit anderen Worten, am Empfänger gar nicht die Stromaplitude auftreten lässt, die diesem nach den gewählten Verhältnissen eigentlich zukommt, der Fritter entnimmt dagegen dem System erst dann Energie, wenn die Spannungsamplitude jenen kritischen Wert erreicht hat, der ihn zum Anstrechen bringt. Nichtsdestoweniger erreicht man bei Verwendung des elektrolytischen Detektors um fast 20 v. H. grössere Reichweiten als mit dem Fritter, muss jedoch bekanntlich die Möglichkeit unmittelbaren selbsttätigen Niederschreibens der Depesche dafür opfern. Fig. 13 zeigt die Aufstellung des Gebers und Empfängers zum Gebrauch. Endlich lässt noch Fig. 14 das Schaltungsschema der tragbaren Station erkennen. Die Antenne A und ihr Gegengewicht G können mittels Stöpsel an den Geber (links) beziehungsweise an den Empfänger (rechts) angeschlossen werden. Im ersteren Falle werden folgende zwei Stromkreise geschlossen: der Induktorstromkreis der Dynamo D mit ihrer Nebenschlusserregung N über den Taster T und die Primärwicklung Jp des Funkeninduktors, dessen Hammerunterbrecher und Kondensator eingezeichnet sind. Eine Glühlampe Gl lässt erkennen, ob die Dynamomaschine richtig arbeitet. Der zweite Stromkreis, der auch geschlossen wird, ist der Hochfrequenzkreis. Textabbildung Bd. 321, S. 758 Fig. 13. Geber und Empfänger (ohne Tornister). Der sogenannte Kupplungskreis besteht aus dem Kondensator C von etwa 3000 cm, der Selbstinduktionsspule Lg und der einfachen Funkenstrecke F, an welcher die sekundäre Wicklung Js des Induktors liegt. Der Luftdraht hat mit dem Kupplungskreise einen Teil von Lg gemeinsam, besitzt indessen noch eine weitere Spule L2 zur Einregulierung seiner Wellenlänge auf die gewünschte Grösse. Nebenbei bemerkt zeigen nicht nur die tragbaren Stationen, sondern auch alle anderen modernen von der Gesellschaft für drahtlose Telegraphie errichteten, nur noch einfache Funkenstrecken. Von der seinerzeit so ausserordentlich gepriesenen Energieschaltung von Professor. Braun ist also nicht einmal die mehrfache Funkenstrecke allein übrig geblieben. Textabbildung Bd. 321, S. 759 Fig. 14. Schaltungsschema der tragbaren Station. Im Empfangsdraht befindet sich die primäre Wicklung P jenes kleinen Transformators, der die an ihm auftreffenden Schwingungen einem geschlossenen Kreise mitteilt, der aus der sekundären Wicklung S, einem Kondensator Cy mit veränderlicher Kapazität und der elektrolytischen Zelle von Schlömilch besteht. Zu dieser ist ein grosser Kondensator Cx parallel gelegt, dessen Aufgabe es ist den Widerstand, den die Zelle im Kreise bedeutet, abzuschwächen. An dieselbe, welche ohne den Kondensator die Schwingungen zu sehr dämpfen würde, sind dann noch unter Verwendung mehrerer Widerstände W1, W2, W3 und W4 eine Batterie B und der Fernhörer H gelegt. Als erreichbare Telegraphierentfernung werden von der Gesellschaft für drahtlose Telegraphie 30 km angegeben; dies scheint somit über Land derzeit noch das Aeusserste zu sein, was sich für das Gewicht von 200 kg erreichen liess. Damit ein Sender möglichst ungedämpft sei, muss auch seine Erdung bezw. sein Gegengewicht gut ausbalanziert sein. TissotG. Tissot. Thèses. (Etndes de la résonance des systèmes d'antennes) Paris 1905. Gauthier-Villars. mass mittels Bolometer die Energie, welche ein Empfänger in einem bestimmten Abstand von einem Sender aufnahm (in 50 km Entfernung beispielsweise noch 2 . 10– 4 Amp.) bei welchem nur die Grösse der in das Grundwasser eingesenkten Erdplatte verändert wurde. Er fand, dass bei Vergrösserung derselben die ausgestrahlte Energie wuchs, um bei einer Oberfläche von etwa 20 qm einen gewissen Grenzwert anzunehmen. Auf Schiffen ist naturgemäss die Erdung stets eine gute, doch kann man mittels Gegengewicht leicht dasselbe erreichen, wenn man nur genügend viele und lange Drähte ausspannt. Interessanten Aufschluss über den an einem Sender zur Verfügung stehenden Energiebetrag geben Messungen von Tissot, welcher fand, dass die Energie dem Quadrat der Entfernung umgekehrt proportional ist, d.h. er mass, dass das Produkt aus Entfernung mal Stromstärke, gemessen mittels des Bolometers, konstant ist. Da nun die Energie proportional J2 ist, muss ihre Abnahme in der angegebenen Weise vor sich gehen. Für eine Kraftübertragung auf drahtlosem Wege ist dies natürlich ein hoffnungsloses Ergebnis. Dasselbe ist indessen durchaus im Einklang mit der Theorie; in der S. 415 erwähnten Formel für die am Empfänger induzierte Spannung E2 ist es bereits enthalten. Ein weiterer Faktor, der grosse Einflüsse auf die Reichweite ausübt, ist das Wetter. Schon in einem Vortrag, den Professor Slaby Ende 1897 hielt, teilte er die überraschende Beobachtung mit, dass windiges Wetter Störungen im funkentelegraphischen Verkehr mit sich brachte. Neuere Messungen an zwei Stationen in Alaska, derart angestellt, dass die eine stets mit derselben Energie, bezw. Anordnung arbeitete, und die andere die Intensität der ankommenden Wellen mass, betätigten dies. Ein elektrolytischer Detektor eignet sich zu solchen Messungen recht gut, man braucht nur parallel zum Telephon einen Widerstandskasten zu schalten und jenen Widerstand ermitteln, bei welchem das Knacken gerade noch zu hören ist. Widerstand und Wellenintensität sind sich dann umgekehrt proportional. Bei der graphischen Auftragung der Windstärke und des Widerstandes als Funktion des Zeitverlaufs, ergab sich dann eine augenscheinliche Abhängigkeit der Wellenintensität von der Windstärke, und zwar wirkt diese auf jene sehr schlecht ein. Bekannt ist ja ferner, dass auch gewitterschwüle Luft ein Feind grösserer Reichweiten ist, während andererseits Nebel oder Regen günstig wirken. Die moderne Jonentheorie bleibt hierfür eine Erklärung nicht schuldig. Wir wissen, dass die Luft fast immer freie Jonen enthält, ganz besonders jedoch vor Gewittern und dass diese Jonen sehr leicht zu Kondensationskernen werden. Durch eine derartige bedeutende Vergrösserung ihres Volumens verlieren sie jedoch ihre Beweglichkeit und können zur Erde geführt werden. Es ist dann die Luft zwischen Erde und Wolke jonenarm geworden und die elektromagnetischen Wellen können passieren, während sie sonst ebenso absorbiert werden, wie die Lichtstrahlen – von denen sie sich bekanntlich nur durch die Wellenlänge unterscheiden – beim Durchgang durch ein trübes Medium. Und ebenso wie die kurzwelligen Lichtstrahlen, also violett z.B. am leichtesten verschluckt werden, sind auch elektrische Wellen kleiner Länge am meisten gefährdet. Obgleich wir wissen, dass die Fernwirkung der Schwingungsdauer also ebenso wie der Wellenlänge λ umgekehrt proportional ist, dürfen wir doch nicht mit den kleinsten Wellen arbeiten, eben weil sie am wenigsten widerstandsfähig sind. Bezüglich des Vermögens über die Krümmung der Erdoberfläche hinwegzukommen gilt übrigens dasselbe. Auch hier muss also wieder ein Kompromiss geschlossen werden, der sich jeder theoretischen Ueberlegung entzieht. Schliesslich ist noch bekannt, dass bei Nacht grössere Entfernungen überbrückt werden können als am Tage, und man schreibt dies den von der Sonne kommenden Elektronen zu. Dieselben, welche bei den gewaltigen Eruptionen die auf diesem Gestirn an der Tagesordnung sind, in den Weltenraum geschleudert werden, treffen die Erde hauptsächlich auf ihrer Tagseite und üben also vorwiegend auf dieser ihre oben erwähnten Störungen aus. Eines grossen Interesses erfreuen sich schon seit längerer Zeit die Versuche mit gerichteter Telegraphie. Es ist von jeher als grosser Nachteil der Funkentelegraphie aufgefasst worden, dass die Telegramme eines jeden Senders von allen innerhalb der Reichweite befindlichen Empfängern, insofern man verstanden hat, sie auf die Wellenlänge des Senders abzustimmen, mit gelesen werden konnten. Es wäre unter allen Umständen wertvoll, die elektromagnetischen Wellen nur nach bevorzugter Richtung zu senden, beispielsweise von aufklärenden Kavalleriepatrouillen oder Schiffen nach dem eigenen Heere bezw. der Flotte, ohne dass der Feind etwas von funkentelegraphischen Gesprächen merkt, oder um Schiffen die Einfahrt in gefährliche Fahrstrassen auch bei Nebel zu ermöglichen. Die bisher gebräuchlichen Senderanordnungen nehmen nun gar keine Rücksichten auf diese Wünsche. Ebenso wie ein in eine Wasserfläche geworfener Stein kreisförmige Wellen erzeugt, die sich um die Einwurfstelle als Mittelpunkt gleichmässig ausbreiten, so tun dies auch die elektromagnetischen Aetherwellen. Am Umfange eines Kreises, dessen Mittelpunkt der Sender ist, ist die Stärke der auftretenden Wellen (in derselben Weise gemessen), gleich gross. Textabbildung Bd. 321, S. 760 Fig. 15. Die ersten praktisch ausgeführten Versuche über gerichtete Telegraphie hat wohl ZenneckDr. J. Zenneck, Elektromagnetische Schwingungen und drahtlose Telegraphie. Stuttgart, 1905. Ferd. Enke. im Jahre 1900 bei Cuxhafen angestellt. Zwei senkrechte Drähte a u. b, Fig. 15 von ungefähr 30 m Länge waren im Abstand von etwa 4 m aufgehängt. In der Verbindungslinie, aber 9 km entfernt, befand sich die Empfangsstation (Leuchtturm Altenbruch). Wurde nun ein Draht erregt, etwa dadurch, dass man zwischen ihm und der Erde Funken überspringen liess, der zweite jedoch entfernt, so erhielt der Empfänger noch gut lesbare Telegramme. Wurde jedoch a erregt und b geerdet, so kamen am Empfänger keine Wellen an, wohl aber wenn der Draht b zwar an seiner Stelle blieb, aber nicht mehr geerdet war. War b Sender, so konnte ebensogut telegraphiert werden ob a geerdet war oder nicht. Hieraus geht unzweideutig hervor, dass ein parallel zum Sender gespannter Draht die hinter ihm liegende Zone vollständig abschirmt wenn er in Resonanz mit ihm ist. Dies war der Fall als b geerdet worden war, also ebenso wie a in einer Viertelwelle schwang, die wegen der gleichen Länge beider Drähte ausserdem gleich war. Die Abschirmung war aufgehoben, als die Erdverbindung unterbrochen wurde, b schwang dann in einer halben Welle und entzog a weniger Energie. So vermag beispielsweise ein Fabrikschornstein oder ein Baum, der sich zwischen Sender und Empfänger befindet, die Energie der Wellen ganz empfindlich zu schwächen. Die geringe Reichweite, die man über Land oder ganz besonders über Städte erzielt, hängt damit zusammen. Textabbildung Bd. 321, S. 760 Fig. 16. Man hat vorgeschlagen, den Sender mit einem förmlichen Drahtgitter zu umgeben und nur in der Richtung auf den Empfänger einen Spalt freizulassen bezw. den Sender nach Art eines parabolischen Hohlspiegels mit vertikalen Drähten oder einem Gitterwerk zu umkleiden. Zu praktischer Bedeutung sind jedoch alle diese Vorschläge nicht gelangt; eiserne Türme, welche zuweilen zur Aufhängung des Luftleiters gebraucht wurden, haben sogar zumeist schädlich gewirkt, insofern sie nicht von vornherein als Teile des Luftleiters verwendet wurden und mussten durch hölzerne ersetzt werden. Es scheint also, als ob überhaupt die Gegenwart von Leiter schädlich wäre, auch der geerdete a-Draht bei b als Sender muss bereits dämpfend gewirkt haben, da er dem schwingenden System einen Teil seiner Energie nutzlos entzog, und wir wissen, dass wir mit möglichst ungedämpften Schwingungen weitere Entfernungen erreichen können. Ein anderer Vorschlag stammt von Braun, er will mehrere Antennen verwenden und in ihnen teils Schwingungen von gleicher, teils von verschiedener Phase erregen, so dass sich die Schwingungen nach der einen Richtung verstärken und nach der anderen abschwächen sollen. Aber auch nach dieser Idee ist es noch nicht gelungen, eine praktisch brauchbare Anordnung zu finden. Ebensowenig drang folgender, von v. Sigsfeld vorgeschlagener, orientierter Empfänger durch, den Fig. 16 zeigt. Zwei senkrechte Luftdrähte, deren Länge gleich dem vierten Teil der Wellenlänge war, befanden sich in einem Abstande von λ/2. Die Mitte nahm der Fritter F ein, er sprach nicht an, wenn die Wellen senkrecht zur Empfängerebene auftraten, da dann beide Luftdrähte in gleicher Weise induziert wurden, also in einem Augenblicke in beiden Antennen ein Strom in gleicher Richtung floss. (So dass sich an den Klemmen des Fritters keine Spannungsdifferenz einstellte.) Trafen jedoch Wellen in der Richtung der Ebene der Luftdrähte ein, so schirmte der eine dem anderen die Weilen ab und es konnte sich eine Spannungsdifferenz am Fritter ausbilden und derselbe ansprechen. Textabbildung Bd. 321, S. 760 Fig. 17. Textabbildung Bd. 321, S. 760 Fig. 18. Neuerdings hat MarconiG. Marconi, Proceedings of the Royal Society 1906 Bd. 77, S. 411. Versuche angestellt, welche theoretisch gute Ergebnisse lieferten und die Möglichkeit einer gerichteten Telegraphie erwiesen. Er benutzte in einem Falle einen wagerecht über dem Erdboden in der Höhe von 1,5 m ausgespannten Sender von 60 m Länge (Fig. 17) und einen senkrechten Empfänger von 18 m Höhe. Der Sender hatte ein freies Ende, während das andere über einer Funkenstrecke geerdet war. Er konnte um letztere in einem Kreise gedreht werden, während der 260 m entfernte Empfänger ein Instrument zur Messung der Stromstärke enthielt. Fig. 18 gibt in Polarkoordinaten die Stromstärke in Mikroampere als Funktion des Winkels, den der drehbare Sender mit der Verbindelinie zwischen seinem Drehpunkt (der Funkenstrecke) und dem Empfänger bildete. Als Nullage ist hierbei jene Lage bezeichnet worden, in der sich der Sender in einer Ebene mit dem Empfänger befand und diesem abgekehrt war. Hiernach war die Intensität der Wellen am stärksten in der Nullage, weniger stark schon nach Drehung um 180°, während deutliche Minima in den Stellungen 110° und 250° auftraten. In diesen Stellungen betrug die Stärke der Wellen nur den vierten bis fünften Teil. Textabbildung Bd. 321, S. 761 Fig. 19. Aehnliches Verhalten zeigte sich bei Abänderung des Versuches, wenn der Empfänger ebenfalls wagerecht angeordnet war (Fig. 19), oder der Sender in wagerechter oder senkrechter Lage still stand, während sich der Empfänger im Kreise drehte; immer lagen die Minima bei etwa 120° und entfiel das schwächere Maximum auf die Lage, bei der sich die Antenne räumlich näher befand. Eine theoretische Erklärung für dieses merkwürdige Verhalten zu geben, ist bis jetzt nicht gelungen. Versuche von SchmidtK E. F. Schmidt, E. T. Z., 27, S. 852, 1906. bestätigen Marconis Messung, gaben aber auch gleichzeitig über den Unterschied Auskunft, der besteht zwischen der Energie, die der senkrechte Empfänger vom wagerechten Sender bezw. vom senkrechten Sender aufnimmt. Dieselbe ist im letzteren Falle nahezu zehn mal so gross. Es ist also wohl möglich elektrische Wellen nach bevorzugter Richtung zu senden, der Wirkungsgrad der funkentelegraphischen Anlage sinkt dabei jedoch sehr stark, so dass das Verfahren neben starken Licht- auch sehr starke Schattenseiten zeigt. (Fortsetzung folgt.)