Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12097
.pdf
Целью настоящего изобретения является полное устранение этих трудностей в указанных сферах, и для этой
цели требуются совершенно новые методы и устройства.
Человеческое ухо обладает определенной разрешающей способностью, то есть две соседние звуковые
частоты должны отличаться друг от друга на 90 градусов на определенный процент по длине волны.
При определении этого процента необходимо учитывать особенности современной музыки. В западных
цивилизациях музыкальные ноты обычно различаются на полтона, то есть в одной октаве можно различить не
более шестнадцати звуковых частот. Восточная музыка, с другой стороны, идет несколько дальше, используя
четвертьтоны, так что в каждой октаве может быть не более 82 звуковых частот. В целом, среднему
человеческому уху крайне сложно различить более 64 различных звуковых частот в каждой октаве. Из этого
следует, что разрешающая способность ручного слуха крайне ограничена. Второй репрезентативный
диапазон может состоять из ограниченного числа известных частот, так что при их преобразовании в один
диапазон частот, разница между двумя частотами составляет всего около 5%. Частоты могут быть легко
получены, особенно когда не требуется, чтобы речь приводила в действие инструменты, но каждая частота
будет изолирована друг от друга. Во втором методе, особенно когда не требуется, чтобы речь приводила в
действие инструменты, но исходный звук будет воспроизводиться как частота, очень близкая к исходному
звуку, настолько близкая, что человеческий слух не сможет различать частоты, скажем, одну или две октавы,
для любого различия. Если это возможно, это даст большие преимущества. Для того чтобы изобретение было
легко понятным, будет приведен конкретный пример, демонстрирующий особенности и их преимущества.
Во-первых, методы, с помощью которых один диапазон частот может быть преобразован во второй диапазон
частот, который относительно описывается во второй диапазон частот. во-первых, диапазон частот, меньший
по размеру, и наоборот, ширина которого составляет всего одну октаву, означает, что для достижения
диапазона частот, скажем, от 64 до 128 циклов в секунду, тогда преобразование во втором диапазоне будет
таким же, как и в 90-градусном диапазоне несущей частоты, то есть в полосах, каждая из которых
представляет собой диапазон частот, соответствующих исходным 10 октавным звуковым частотам, то есть,
скажем, если в десяти октавном диапазоне есть частоты, соответствующие исходным 1280 отдельным
частотам звука, то есть будет также 1280 отдельных частот, которые можно получить, используя это
изобретение в одном октавном диапазоне, и, следовательно, 95-градусный диапазон будет соответствовать
диапазону модуляции и демодуляции, полностью репрезентативному для первого, поскольку исходный
диапазон звуковых частот всегда каким-то образом присутствует и может быть легко разделен выпрямлением
Амплитуда частоты соответствует 100 колебаниям и всегда будет создавать расширенный диапазон.
Первоначальная разница между самыми высокими и самыми низкими звуковыми частотами, тогда как в
обычной телефонной связи преимущества данного изобретения заключаются в том, что звуковые частоты,
которые можно передавать по самым длинным линиям, представлены полностью подводным кабелем без
каких-либо существенных помех, которые могут быть устранены или уменьшены при записи и
воспроизведении звука. Во-вторых, при формировании звука становится ненужной промежуточная и новая
схема передачи звука, которая разборчиво представляет исходный звук во всех профессиональных
нагрузочных катушках и тому подобном. В-третьих, при передаче по одной телефонной линии может
потребоваться преобразование этого промежуточного набора частот в исходную звуковую частоту, которая
серьезно нарушается любыми другими частотами. Прежде чем они станут разумными или будут зависеть от
констант схемы, преимущества беспроводной телефонии для человеческого уха будут очевидны. Диапазон
звуковых частот будет составлять всего 256 Гц, то есть бесконечное количество различных частот, но при
этом будет обеспечена повышенная избирательность в 120 различных приемниках, улучшенная
эффективность передачи передатчиков и приемников, а также увеличение количества станций, которые могут
передавать сигнал одновременно без помех.
В процессе звукозаписи и воспроизведения 125 звуков для всех практических целей получаются одинаковые
преимущества. В данном изобретении оба метода могут быть использованы, то есть второй метод
представляет собой гораздо более длинную запись, и в то же время:
-Относительный диапазон частот также может быть идеальным по времени, звук будет записан, до -65
непрерывным и иметь бесконечное число до самых высоких слышимых частот и в 130 источнике
однонаправленного потенциала, то есть устройство является общим для первичной и вторичной цепей.
Вторичная цепь содержит индуктивность и емкость, имеющие другие значения, чем в первичной цепи, так что
разряд между катушкой и цилиндром вызовет колебания на определенной частоте во вторичной цепи, и,
следовательно, для каждой первичной частоты будет определенная вторичная частота, и, расположив
подходящие значения относительной индуктивности и емкости в первичной и вторичной цепях, вторичный
диапазон частот может быть совершенно отличным от первичного диапазона, то есть разница между самой
высокой и самой низкой частотами во вторичной цепи может быть значительно меньше, чем разница между
самой высокой и самой низкой частотами в первичной цепи, т.е. первичный диапазон частот представлен
вторичным сжатым диапазоном частот.
Возможно множество различных форм этих разрядных устройств, а также подключенных к ним цепей,
предназначенных для преобразования частотных диапазонов, и все они входят в область действия данного
изобретения. Например, внутри устройства может использоваться любое количество катушек с одним или
несколькими проводниками или без них, а в некоторых модификациях катушки вообще не используются, при
этом распределенная индуктивность проводников служит средством настройки цепи вместо катушек. Кроме
того, возможны различные формы устройств для использования в конкретных преобразованиях, таких как
преобразование одной модулированной частоты, используемой в беспроводной связи, в совершенно другую
модулированную частоту, представляющую первую, а также для обеспечения отсутствия помех между
первичной и вторичной цепями.
Датировано первым днем декабря 1931 года.
ДЖОРДЖ УИЛЬЯМ УОЛТОН, Заявитель.
Аналогичные преимущества могут быть получены и при создании звуковых фильмов.
Для осуществления преобразования частотного диапазона требуется устройство особого типа, одно из
которых будет описано далее, при этом следует понимать, что изобретение никоим образом не
ограничивается этим устройством.
В вакуумированном сосуде расположена одна катушка, вокруг которой находится проводник в виде цилиндра,
концентричного с катушкой; витки катушки ни в одной точке не касаются цилиндра. Соединение с одним
концом катушки и с цилиндром осуществляется посредством выводов 1, которые проходят через стенку
вакуумированного сосуда, но герметично в ней закреплены. Сосуд содержит подходящий газ, например, неон,
под таким давлением, чтобы между электродами мог происходить тлеющий разряд.
Это устройство подключено к цепи, содержащей емкость и индуктивность, а также источник
однонаправленного поляризующего потенциала такой величины, что разряд просто невозможен, но при
приложении повышенного потенциала, например, колебаний к этой цепи, происходит разряд между катушкой
и цилиндром в устройстве. К этой цепи подается основной диапазон электрических частот, и при
соответствующих значениях емкости и индуктивности в цепи самая высокая частота вызовет разряд между
катушкой и цилиндром в точке, которая исключает всю индуктивность катушки из цепи и настраивает цепь на
эту конкретную частоту, а самая низкая частота вызовет разряд между катушкой и цилиндром в точке, которая
включает всю индуктивность катушки в цепь, также настраивая цепь на самую низкую частоту. Аналогично,
каждая другая частота в основном диапазоне вызывает разряд между цилиндром и катушкой в конкретную
точку, полностью зависящую от частоты. Также подключена вторичная цепь, включающая устройство и
ПОЛНУЮ СПЕЦИФИКАЦИЮ.
Способ и средства преобразования диапазона электрических частот во второй диапазон электрических
частот.
Я, Джордж В. Л. Уильям Уол, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Дин Хаус, Дин-стрит, 2 и
4, Лондон, Западная 1, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к методам и средствам преобразования электрических колебаний одного
диапазона частот в электрические колебания второго диапазона частот, причем второй диапазон является
репрезентативным для первого диапазона и может заменить этот первый диапазон 105 в любом процессе
электрической практики. Изобретение относится, в частности, но не исключительно, к электрическим
колебаниям, представляющим звук. Изобретение также предусматривает средства для обратного
преобразования 110 второго диапазона частот в исходный или в любой другой расширенный диапазон частот.
897 880 долларов США. До настоящего времени почти все известные методы передачи звука электрическими
средствами использовали диапазон электрических частот, каждая из которых точно соответствует частоте
звука, то есть, если звук состоит из четырех различных частот, он был представлен четырьмя электрическими
частотами, каждая из которых имеет ту же частоту, что и исходный звук, или, по крайней мере, ту же разницу
частот. В таких областях, как электрическая передача звука, электрическая запись и воспроизведение звука и
тому подобное, возникали очень большие трудности из-за того, что диапазон звуковых частот, слышимых
человеческим ухом, очень широк, составляя приблизительно от двадцати в секунду до двадцати тысяч в
секунду, то есть десять октав. В результате этого возникают большие трудности в телефонах, беспроводной
телефонии, граммофонах и тому подобном.
Например, в телефонных линиях большой протяженности выходная частота часто не превышает 2000–30 000
Гц в секунду, так что значительная часть диапазона звуковых частот полностью теряется при передаче. Это
очень серьезная проблема, которая до сих пор считалась совершенно непреодолимой. Аналогично, в
беспроводной телефонии до сих пор использовались методы модуляции высокочастотных колебаний
звуковыми частотами.
Таким образом, образуются боковые полосы несущей частоты, каждая из которых имеет диапазон частот,
равный по ширине или частотному разделению диапазону исходной полосы. Весь диапазон беспроводных
частот, необходимых для передачи телефонной связи, составляет около двадцати килогерц, в результате
чего одновременно может передавать только очень ограниченное количество беспроводных станций,
поскольку каждой станции требуется отдельная полоса частот, и полосы передачи ни одной из двух станций
не должны перекрываться, иначе возникнут серьезные помехи друг другу. В звукозаписи и воспроизведении
до сих пор возникали большие трудности из-за неспособности записывающего аппарата запечатлеть на
пластинке самые высокие частоты. Например, на пластинке граммофона все частоты выше 6000 циклов в
секунду исключаются, то есть удаляется очень большая часть диапазона звуковых частот. Кроме того,
материал пластинки граммофона обычно имеет текстуру, которая делает невозможным повторную запись
более высоких частот. В звукозаписях на кинопленке возникают трудности с записью более высоких частот
из-за размера фотографического зерна, длины пленки, доступной для записи, и скорости ее воспроизведения.
а также скорость реакции плоттерной эмульсии на свет.
Целью настоящего изобретения является устранение этих трудностей в указанных сферах, и для этой цели
предлагается совершенно 70 новых методов и устройств.
Человеческое ухо обладает определенной разрешающей способностью, то есть две соседние звуковые
частоты должны отличаться друг от друга на определенный процент по длине волны. При определении этого
процента необходимо учитывать особенности современной музыки. В западных цивилизациях музыкальные
ноты обычно различаются на полтона, то есть в одной октаве можно различить не более шестнадцати
звуковых частот. Восточная музыка, с другой стороны, идет несколько дальше, используя четвертьтоны, так
что в каждой октаве содержится не более 32 звуковых частот. В целом, среднему человеческому уху крайне
сложно различить более 64 различных звуковых частот в каждой октаве. Из этого следует, что разрешающая
способность человеческого уха крайне ограничена.
В электротехнике известны способы, позволяющие различать гораздо более близкие друг к другу частоты и
легко получать разницу в частоте около 5 % между двумя частотами, особенно когда не требуется, чтобы эти
частоты приводили в действие приборы или были изолированы друг от друга. Хорошо известно
преобразование одного диапазона частот в другой диапазон частот. Например, в беспроводной телефонии,
где несущая частота, скажем, в миллиард циклов в секунду, модулируется полосой звуковых частот,
простирающейся от 30 до 10 000 циклов в секунду, одна боковая полоса содержит полосу частот,
простирающуюся от 1 000 030 до 1 010 000 циклов в секунду. Но следует отметить, что ширина полосы или
расстояние между крайними частотами в полосе остается неизменным; а именно 9970. Аналогично, при
гетеродинировании ширина полосы остается неизменной. 115 Также известно преобразование основного
диапазона частот во вторичный диапазон частот таким образом, что частотное разделение двух колебаний во
вторичном диапазоне отличается 120 от разделения двух соответствующих основных колебаний, но в этом
случае либо длительность вторичных колебаний отличается от длительности основных колебаний, либо
расположение 125 таково, что для инициирования вторичных колебаний используются только части основных
колебаний, а остальная часть отбрасывается.
В первом случае, когда dra 130 4.
397 880 различных вариантов, количество циклов колебаний в каждом вторичном колебании равно количеству
циклов колебаний в соответствующем первичном колебании. Например, если диапазон частот уменьшается в
соответствии с этим известным методом, время, необходимое для передачи любой заданной информации,
пропорционально увеличивается.
Во втором случае используется эффект Доплера, и в качестве типичного примера этого метода микрофон
перемещается по круговой траектории внутри трубки.
Звуки поступают в одну точку трубки, распространяются по кругу вокруг трубки и выходят, рассеиваясь в
точке, близкой к входному отверстию. Если микрофон неподвижен, частота генерируемых в нем колебаний
будет равна частоте звуков, и каждая часть звуковой волны будет воздействовать на микрофон. Если
микрофон перемещается в том же направлении, что и звук, но со скоростью меньшей, чем скорость звука,
частота генерируемых в микрофоне колебаний будет ниже, чем частота звука. Поскольку колебания,
генерируемые за один оборот микрофона, воспроизводятся, вторичные колебания (генерируемые в
микрофоне) будут действительно представлять собой первичные колебания.
Микрофон должен пройти от конца трубки к началу, и ни одна из звуковых волн, находящихся внутри трубки в
момент возвращения микрофона в исходную точку, не будет участвовать в создании соответствующих
вторичных колебаний. Хотя в некоторых случаях длительность вторичных колебаний будет равна
длительности первичных колебаний, это далеко не всегда так 45 и происходит только тогда, когда
длительность первичного колебания является целым кратным времени, необходимому микрофону для
совершения одного оборота внутри трубки.
Например, если микрофон перемещается со скоростью, равной половине скорости звука, то генерируемые им
частоты будут вдвое меньше основных частот. Если длительность любой основной частоты соответствует
большому числу оборотов микрофона, то длительность вторичного колебания будет практически такой же, как
и длительность основного колебания, но только половина циклов колебаний основной частоты будет
участвовать в генерации вторичных колебаний. Если длительность любой основной частоты составляет
половину времени одного полного оборота микрофона или меньше, то каждый цикл основного колебания
участвует в генерации вторичного колебания, но длительность вторичного колебания составляет...
ежедневные колебания будут вдвое сильнее, чем первичные колебания. Таким образом, в любом случае
возникает ошибка, и если длительность...
При разделении основного колебания значение основного колебания составляет 10, что является
промежуточным значением между двумя вышеупомянутыми, при этом обе ошибки будут присутствовать, но
каждая в соответствующей меньшей степени.
Таким образом, при таком расположении либо длительность первичных и вторичных колебаний различается,
либо только часть первичных колебаний участвует в инициировании вторичных колебаний.
Если микрофон вращается в противоположном направлении, вторичные частоты 80 выше первичных, и
аналогичным образом можно показать, что либо длительность первичных и вторичных колебаний различна,
либо циклы 85 первичных колебаний участвуют более одного раза в инициировании вторичных колебаний.
Целью настоящего изобретения является предоставление средств, позволяющих преобразовать основной
диапазон частот в вторичный диапазон частот, охватывающий другой и обычно меньший частотный диапазон,
чем основной диапазон, и при этом точно представляющий основной диапазон по длительности и форме
волны, так что после передачи вторичный диапазон может быть повторно преобразован, и исходная форма
волны будет воспроизведена. В некоторых случаях, согласно настоящему изобретению, вторичный диапазон
организован таким образом, чтобы содержать только ограниченное число частот, каждая из которых
представляет узкий диапазон основных частот, но даже в некоторых случаях можно получить путем
повторного преобразования основной диапазон частот, отличающийся от исходного основного диапазона
только тем, что общее число частот в диапазоне конечно. Уже было показано, что в некоторых случаях,
например, в акустике, это не имеет недостатков из-за ограниченной разрешающей способности человеческого
уха.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает способ передачи интеллекта 115, который был
преобразован в форму электрических колебаний, охватывающих полосу частот, причем этот способ включает
в себя инициирование этими колебаниями соответствующих вторичных колебаний 120, охватывающих полосу
частот различной ширины, отличную от первой указанной полосы, причем каждый цикл каждого из первых
указанных колебаний принимает участие, и принимает участие только один раз, в инициировании 125
соответствующего вторичного колебания.
Настоящее изобретение также предусматривает устройство для преобразования электрических колебаний
основного диапазона частот в электрические колебания вторичного диапазона частот, включающее два
резонансных контура и средства, с помощью которых эффективная резонансная частота одного из указанных
контуров определяется частотой колебаний в другом из указанных контуров.
Другие особенности изобретения станут очевидны из приведенного ниже описания и прилагаемых пунктов
формулы изобретения.
Строго говоря, диапазон звуковых частот представляет собой непрерывный диапазон частот, то есть
бесконечное число различных частот. Однако из-за низкой разрешающей способности человеческого уха
может использоваться прерывистый диапазон частот, то есть ограниченное число частот способно
представлять звук для всех практических целей.
В данном изобретении могут быть использованы оба метода, то есть вторичный, репрезентативный диапазон
частот, полученный из непрерывного диапазона первичных частот, также может быть непрерывным и
содержать бесконечное число частот. В качестве альтернативы, второй репрезентативный диапазон может
состоять только из ограниченного числа частот, причем каждая первичная частота преобразуется во
вторичную частоту, наиболее близкую к той, которая строго соответствует первичной частоте. Таким образом,
каждая вторичная частота представляет собой узкую полосу первичных частот. Когда такой вторичный
диапазон частот преобразуется обратно в обычный диапазон звуковых частот, присутствует только такое же
ограниченное число частот. Во втором методе, строго говоря, произойдут некоторые изменения частот, но
каждая частота исходного звука будет воспроизведена как частота, очень близкая к исходной звуковой
частоте, настолько близкая, что человеческое ухо не сможет различить никакой разницы.
Изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, при этом, разумеется, следует понимать,
что эти чертежи носят исключительно иллюстративный характер и что изобретение никоим образом не
ограничивается показанными конкретными формами, а включает в себя все варианты, подпадающие под
действие прилагаемых пунктов формулы изобретения.
На чертежах, фиг. 1А и 1В, схематически, в проекции и плане соответственно, показан один из вариантов
преобразователя частотного диапазона с использованием трех катушек; фиг. 2 показывает схему цепей,
соединений и вспомогательного устройства, с помощью которого можно преобразовывать частотные
диапазоны; фиг. 3 более подробно показывает соединения и компоновку, необходимые для преобразования
частотного диапазона; фиг. 4 показывает альтернативный вариант преобразователя частотного диапазона с
использованием двух катушек и одного проводника; фиг. 5-7 показывают альтернативные варианты
преобразователя частотного диапазона; фиг. 8 схематически показывает соединения преобразователя
частотного диапазона 70 для преобразования одного модулированного колебания во второе модулированное
колебание.
На рис. 9 показан вариант преобразователя частоты с использованием одной катушки и двух проводников, на
рис. 10 показан вариант преобразователя частоты с использованием двух катушек, на рис. 11 показана схема
соединений устройства, показанного на рис. 10, на рис. 12 показан еще один вариант преобразователя
частоты.
На рис. 13 показан преобразователь частоты с использованием одной катушки и одного проводника, а на рис.
14 — преобразователь частоты для очень высоких частот с использованием трех проводников, на рис. 15 —
альтернативный вариант на рис. 14, на рис. 16 — схема соединений, в которой все устройство
преобразователя частоты является общим для первичной и вторичной цепей, на рис. 17 — двойная форма
преобразователя частоты типа, показанного на рис. 15, а на рис. 18 — схема соединений с использованием
устройства, показанного на рис. 17.
На фиг. 1 вакуумированный сосуд 1 содержит три катушки 3, 4 и 5, закрепленные зажимом 2. Один конец
каждой из катушек 3, 4 и 5 соединен с внешними цепями посредством выводов 6, 7 и 8 соответственно,
которые проходят через зажим 2 и герметично в нем запечатаны. Сосуд 1 содержит газ, такой как неон, аргон
и тому подобное, при соответствующем давлении, так что при приложенном электрическом потенциале
соответствующей величины между катушками внутри сосуда 1 происходит тлеющий разряд. Каждая из
катушек 3, 4 и 5 имеет одинаковое число витков и, предпочтительно, одинаковую индуктивность, то есть
площадь поперечного сечения каждой катушки 115 предпочтительно одинакова. Основа, на которую намотана
каждая катушка, может быть изготовлена из любого подходящего материала, например, из стеклянной трубки
или подобного материала, а провод катушек предпочтительно должен быть оголенным, по крайней мере, в
точках, где три катушки расположены близко друг к другу. Вместе, а именно в точке 9 на поперечном сечении
B, катушки 3, 4 и 5 должны быть намотаны в одном направлении, т.е. все по часовой стрелке или все против
часовой стрелки. Желательно, чтобы давление и тип газа, используемого в устройстве на рис. 1, были такими,
чтобы существовала некоторая задержка в работе устройства, то есть, если тлеющий разряд, однажды
возникший между 130 397,880, который включает все эти катушки в резонансном контуре, то этот контур будет
способен реагировать на весь диапазон частот, но настройка контура будет происходить только в 70 1000
точках между катушками 3 и 4.
Для любой частоты в приложенном диапазоне будет существовать некоторая точка разряда вдоль катушки 3
до противоположной точки на катушке 4, которая обеспечивает наименьшее сопротивление 75 колебаниям в
настроенном контуре, и, следовательно, разряд произойдет в этой точке. Аналогично, каждая другая частота
в приложенном диапазоне частот вызовет разряд в некоторой соответствующей точке между катушками 3 и 4,
и одновременно может присутствовать более одной частоты; каждая из них будет создавать свой
собственный разряд между катушками 3 и 4.
Когда происходит разряд между катушками 8 и 4, на катушке 4 возникает катодное свечение, и, как видно из
схемы на рис. 1B, это уменьшает сопротивление разряду между катушками 8 и 4, тем самым инициируя
разряд между катушками 5 и 4 в точке, расположенной точно напротив разряда между катушками 3 и 4,
поскольку потенциал между катушками 5 и 4 таков, что он находится чуть ниже напряжения зажигания, и
поэтому, когда сопротивление разряду между этими катушками уменьшается, разряд происходит немедленно.
Таким образом, следует понимать, что каждый разряд между катушками 3 и 4 будет вызывать разряд между
катушками 4 и 5, и поскольку цепь, содержащая катушки 4 и 5, также является резонансным контуром, каждый
разряд будет создавать во втором резонансном контуре колебания с частотой, определяемой собственной
частотой цепи, включающей конденсатор 14, индуктивность 15 и эти части Катушки 4 и 5 между точкой
разряда и выводами 7 и 8. Таким образом, диапазон частот, подаваемых через катушку 16, создаст во втором
настроенном контуре соответствующий диапазон частот, которые могут быть отведены через катушку 17.
Если конденсаторы 10 и 14 одинаковы, и катушки 11 и 15 одинаковы, то диапазон частот в катушке 17 будет
таким же, как диапазон частот в катушке 16.
с той разницей, что в катушке 17 будет всего 1000 различных частот.
Если индуктивность катушки 11 отличается от индуктивности катушки 15 (120 Ом), то диапазон частот в
катушке 17 будет совершенно иным, чем диапазон частот в катушке 16.
Прежний диапазон по-прежнему будет соответствовать диапазону в катушке 16, но представление re 125
будет состоять только из 1000 отдельных частот, каждая из которых соответствует небольшому диапазону
частот в пределах диапазона в катушке 16, а амплитуда каждой частоты в катушке 17 будет соответствовать
130. Катушки не должны мгновенно гаснуть после снятия потенциала, вызывающего их, но задержка ни в коем
случае не должна быть больше, чем временной интервал, необходимый человеческому уху для обнаружения
изменения звука, который, как считается, составляет от одной шестнадцатой до одной тридцатой секунды.
Устройство, показанное на рис. 1, может использоваться для получения прерывистого диапазона частот,
например, как показано на рис. 2.
1
На фиг. 1 представлена схема устройства с тремя катушками 3, 4 и 5 и выводами 6, 7 и 8. Вывод 6 соединен
через конденсатор 10 и индуктивность 11 с положительным полюсом батареи 12, через который
зашунтирован обходной конденсатор 13. Отрицательный полюс батареи 12 соединен посредством вывода 7 с
катушкой 4. Катушка 5 соединена с положительным полюсом батареи 12 через вывод 8, конденсатор 14 и
катушку 15. Соответствующий дроссель или высокое сопротивление (не показано) подключены параллельно
каждому из конденсаторов для пропуска постоянного тока от батареи 12 без существенного влияния на
поведение цепи относительно переменного тока. Таким образом, имеются две колебательные цепи: первая
содержит катушку 8, конденсатор 10, катушку 11 и катушку 4, а вторая содержит катушку 5 и конденсатор 14
катушка 15 и катушка 4 Батарея 12 подает на устройство такой потенциал, что электрический разряд между
катушками 3 и 5 и катушкой 4 просто невозможен. Когда разряд происходит в любой точке между катушками 3
и 4, в этой точке устанавливается соединение между катушками, и первая цепь настраивается на
определенную частоту, которая является собственной частотой цепи, включающей индуктивность 11,
конденсатор 10 и части катушек 3 и 4 между точкой разряда и выводами 6 и 7.
Если точка разряда сместится вдоль катушки, то и настройка цепи изменится соответственно. Поскольку
катушки 8, 4 и 5 имеют одинаковое количество витков, скажем, по 1000 каждая, то в первой цепи будет 1000
точек настройки, и аналогично, во второй цепи будет 1000 точек настройки. Если катушка 16, соединенная с
катушкой 11, запитана диапазоном частот, то первая цепь будет запитана на этих частотах. Предположим, что
диапазон приложенных частот таков, что первая цепь резонирует на самой высокой частоте диапазона, когда
соединение между катушками 3 и 4 осуществляется в точке, где обе катушки полностью исключены из
настроенной цепи, и что цепь резонирует на самой низкой частоте диапазона, когда соединение между
катушками 3 и 4 осуществляется в точке 397,8808 S W 7,A 8 U.
амплитуда частоты, которую она представляет в катушке 16, поскольку увеличение амплитуды на одну
частоту в катушке 16 приведет к более интенсивному разряду между катушками 3 и 4, что, в свою очередь,
приведет к снижению сопротивления разряду между катушками 4 и 5. Например, предположим, что диапазон
частот в катушке 16 представляет собой одну боковую полосу звукомодулированного колебания, скажем, от 1
000 032 до 1 016 384 циклов в секунду, и предположим, что цепь, содержащая катушки 3 и 4, имеет такие
постоянные, что частота 1 016 884 создает разряд между катушками 3 и 4 в точке, которая исключает все
катушки 3 и 4 из резонансного контура, и что частота 1 000 032 создает разряд между катушками 3 и 4 в точке,
которая включает все катушки 3 и 4. Если катушка 15 и конденсатор 14 имеют такие значения, что разряд
между катушками 4 и 5, который Если исключить все катушки 4 и 5 из резонансного контура, то возникнет
частота 1 000 032 циклов в секунду, а разряд между катушками 4 и 5, который затронет все катушки 4 и 5,
создаст частоту 1 000 128. Тогда в цепи, содержащей катушку 11, диапазон частот составит от 32 до 16 384
плюс 10⁶ циклов в секунду, а в цепи, содержащей катушку 15, диапазон частот составит от 32 до 128 плюс 10⁶
циклов в секунду. Таким образом, второй диапазон точно соответствует первому диапазону частот, но
значительно уже.
Кроме того, количество циклов колебаний в каждом колебании вторичного диапазона будет уменьшено по
отношению к количеству циклов в соответствующем первичном колебании пропорционально величине
уменьшения частоты, так что длительность соответствующих первичных и вторичных колебаний будет
одинаковой. Путем гетеродинирования колебаний в катушке 17 с несущей частотой один миллион колебаний
в секунду и выпрямления будет получен диапазон низких частот от 32 до 128 циклов в секунду, и этот
диапазон будет представлять диапазон звуковых частот от 32 до 16 384 циклов в секунду, которые
использовались для получения частот в катушке 16 путем модуляции колебаний с частотой один миллион
колебаний в секунду, т.е. звуковой диапазон в девять октав представлен двумя октавами, что приводит к
сжатию примерно до одной пятой диапазона. При необходимости, увеличенное запаздывание устройства на
рис.
1 Это можно получить, подключив индуктивность последовательно с батареей 12 на рис. 2, так что обходной
конденсатор 13 будет зашунтирован как батареей, так и индуктивностью.
Преимущества, получаемые от сжатия частотного диапазона в обычной телефонной связи, заключаются,
во-первых, в возможности передачи идеального телефонного сигнала по самым длинным линиям — и даже
подводным кабелям — без существенного уменьшения или исключения каких-либо частот; во-вторых,
отпадает необходимость в предельной тщательности при настройке параметров линий передачи, то есть не
требуются нагрузочные катушки и тому подобное; в-третьих, по одной телефонной линии может
одновременно осуществляться несколько телефонных разговоров, не вызывая серьезных помех ни от одного
из них, ни от параметров цепи. В беспроводной телефонии преимущества будут очевидны для всей линии
передачи, поскольку полоса пропускания будет составлять всего 256 Гц, что позволит повысить
избирательность приемников, улучшить эффективность передатчиков и приемников, а также увеличить
количество станций, которые могут передавать сигнал одновременно без помех. В звукозаписи и
воспроизведении достигаются аналогичные преимущества. Граммофонная пластинка сможет вместить
гораздо более длинную запись, и в то же время будет записан идеальный звук вплоть до самых высоких
слышимых частот, а в звуковых фильмах могут быть получены аналогичные преимущества. 95 Для получения
аналогичных эффектов могут быть использованы многие другие схемы. Например, в схеме, включающей
катушку 3 на рис. 2, могут применяться как боковые полосы, так и несущая модулированных колебаний, так
что для каждой частоты в полосе существует соответствующая точка разряда вдоль катушки 8, а схема,
содержащая катушку 5, может иметь такие постоянные, что в схеме за счет разрядов от катушки 3 к катушке 4
создается совершенно другой диапазон частот. Этот полученный диапазон частот может иметь совершенно
другую несущую частоту, но тем не менее произойдет эффективное сужение полосы модулирующих частот,
если выбраны подходящие значения катушек и конденсаторов. Второй репрезентативный диапазон частот,
описанный выше, т.е. от 32 до 115 128 S циклов в секунду, может использоваться для всех целей, связанных с
передачей.
Прием, запись и воспроизведение колебаний осуществляется точно так же, как и в исходном диапазоне
звуковых частот от 32 до 120 Гц (16384), но со всеми преимуществами, описанными ранее. Необходимо лишь,
чтобы после выполнения этих различных процессов двухоктавный диапазон был преобразован обратно в
девятиоктавный диапазон (125) с помощью схемы, показанной на рис. 2, или аналогичной ей. Очевидно, что
преобразование включает в себя точно тот же процесс, что и описанный ранее, за исключением того, что оно
выполнено таким образом, чтобы обеспечить расширенный диапазон (130 Гц). Устройство, показанное на рис.
1 и 4, может реагировать в соответствии с более сложным законом, например, выходные частоты могут быть
расположены в виде гармонической гаммы, или может существовать постоянная разница частот (70 Гц), или
любое другое подходящее изменение по желанию.
Для этой цели катушки 3 и 5, а в некоторых случаях и катушка 4, показанные на рис. 1, могут быть
сконструированы таким образом, чтобы индуктивность последовательных витков катушек изменялась вдоль
длины катушки. Этого легко можно достичь, расположив каркас, на который намотана катушка, таким образом,
чтобы площадь поперечного сечения изменялась вдоль его длины по мере необходимости. Например, каркас
катушки может представлять собой усеченный конус, как показано на рис. 5, или он может иметь
криволинейное изменение поперечного сечения любого типа, как показано на рис. 6. На рис. 5 и 6 вывод 7 —
это вывод, соединенный с третьей катушкой 4, которая не показана. Следует отметить, что независимо от
формы катушек, в той области, где происходит разряд между катушками, они предпочтительно должны быть
параллельны, так чтобы сопротивление пути разряда было постоянным по всей длине катушки, иначе
амплитуды частот второго диапазона не будут пропорциональны амплитудам управляющего воздействия.
Частоты 95. Этот момент не является существенным, поскольку в некоторых случаях может быть желательно
уменьшить амплитуду одних частот по сравнению с другими, например, низкие частоты могут иметь
соответственно меньшую амплитуду, чем высокие частоты, и наоборот, чтобы компенсировать
характеристики некоторых устройств, работающих с этими частотами. Устройства на рисунках 5 и 6 также
могут быть типа, показанного на рисунке 4, то есть две катушки, взаимодействующие с простым проводником.
Следует отметить, что устройства, показанные на фиг. 1, 4, 5 и 6, действуют не только для уменьшения или
уменьшения индуктивности, но и для изменения емкости между витками соседних катушек, и при
использовании этих устройств для какой-либо конкретной цели эту межкатушечную емкость необходимо
учитывать, поскольку она, очевидно, играет определенную роль в настройке цепей.
При проектировании устройств, изображенных на рис.
1, 4, 5 6. Предпочтительно, чтобы точки разряда катушки располагались под углом 120° вдоль заданной
линии, и для этого намотанный на катушку каркас может иметь острый выступ, образующий нечто вроде
лезвия ножа, по которому наматываются витки катушки, как показано на рис. 7 под углом 125° и на рис. 1B под
углом 9°. Выступы катушек расположены таким образом, чтобы образовывать границы кратчайшего пути
разряда между любыми двумя катушками, как показано на рис. 1B под углом 9°, где диапазон частот
составляет 180° вместо суженного диапазона частот.
На рис. 3 показана схема электрической цепи, которую можно «закрепить предохранителем» для получения
преобразования диапазона частот. Устройство, показанное на рис. 1, используется так же, как и на рис. 2, а
индуктивность 18 включена последовательно с батареей 12, как описано ранее. Средства, не показанные на
рис. 1, предусмотрены, как и прежде, параллельно с конденсаторами 10 и 14 для шунтирования постоянного
тока. Колеблющийся триод 19 имеет свой резонансный контур 20, соединенный с цепью сетки триода 2,1, а
трансформатор 22 также включен в цепь сетки и питается через клеммы 23 любым диапазоном частот. В
катушке 16 возникает модулированное колебание, которое, как и прежде, питает резонансный контур катушки
3, тем самым создавая в цепи катушки 5 второй диапазон частот, которые подаются на выпрямительный
триод 24 через катушку 17 в его цепи сетки. Катушка 2,5, соединенная с резонансным контуром 20, также
питает триод. 24. Несущие колебания, которые выпрямляются вместе с диапазоном частот из цепи катушки 5
с помощью конденсатора с неплотной сеткой 26 и триода 24, в то время как анодная цепь триода 24 может
быть соединена с его сеткой, как показано на рисунке, для увеличения выходной мощности. Низкочастотные
колебания, создаваемые выпрямлением в триоде 24, передаются через трансформатор 27 на вторичные
выходные клеммы 28. Одна анодная батарея 12 подает потенциалы на все триоды, а также на устройство 1, и
одна батарея 29 для нагрева нитей накала подает ток на все нити накала триодов.
Схема, показанная на рис. 8, может использоваться как для сужения, так и для расширения частотного
диапазона, т.е. для реконверсии. Помимо схемы на рис. 3, могут использоваться и другие подходящие схемы,
все они находятся в рамках изобретения, при этом основным устройством любой такой схемы является
устройство, показанное на рис. 1, или любые его эквиваленты, например, описанные здесь.
В устройстве на фиг. 1 катушку 4 можно заменить обычным проводником, как показано, например, на фиг. 4,
где 30 представляет собой прямой проводник, такой как металлическая проволока, расположенный между
зажимом 2 и изолирующей опорой 2A. К проводнику 30 подключен вывод 31, который проходит через зажим 2
и герметично в нем запечатан. Устройство на фиг. 4 работает точно так же, как и устройство на фиг. 4.
1 и подключается к цепям точно таким же образом, при этом вывод 311 на рис. 4 подключен так же, как вывод
7 на рис. 1.
В некоторых случаях необходимо, чтобы ограниченное число частот, на которых расположены 397 и 880
гребней трех катушек, находилось в углах треугольника, предпочтительно равностороннего. В случае
устройства на рис. 4 гребни двух катушек могут находиться в двух углах треугольника, а проводник 80 — в
третьем углу треугольника. При таком расположении устройства тлеющий разряд на катоде, т.е. катушке 4 на
рис. 1 и проводнике 80 на рис. 4, будет таким, что вызовет определенное снижение сопротивления пути
разряда между катодом и двумя анодами.
Второй диапазон частот на рис.
2
Может использоваться непосредственно для беспроводной передачи и будет иметь форму однополосной
модуляции без несущей. При приеме этой полосы ее можно подавать на схему, показанную на рис. 2, и
добавлять несущую частоту на выходную сторону, чтобы получить исходную модуляцию путем выпрямления,
как в обычной беспроводной практике. Этот метод не очень желателен в беспроводной передаче, поскольку
однополосную модуляцию без несущей волны трудно принимать. Это связано с тем, что локальные
колебания несущей на приемнике, вероятно, будут очень нестабильными и будут постоянно менять свою
фазу. Однако колебания несущей в катушке 16 на рис. 2 могут передаваться в диапазоне частот от катушки 17
на рис. 2, но даже это не так стабильно, как желательно, и только одна боковая полоса несущей не позволяет
использовать чрезвычайно селективные схемы на приемнике. Поэтому желательно, чтобы передача
осуществлялась в форме колебаний несущей с двумя боковыми полосами. Колебания такого характера могут
быть получены, как уже описано, путем подачи колебаний несущей с обеими боковыми полосами на катушку
16 на рис. 2. Однако этот метод не совсем удовлетворительный, поскольку самая низкая частота
Сокращенная полоса пропускания, появляющаяся в катушке 17, будет составлять менее 16 в секунду, и
поскольку это больше, чем наименьший временной интервал, в течение которого человеческое ухо может
обнаружить изменение звука, могут возникнуть трудности.
Более совершенный метод показан на рис. 8, где вместо устройства на рис. 1 используется устройство
специального типа, в котором катушки состоят из двух секций, 3 и 3a, 5 и 5a, и в котором индуктивность 88
соединяет две половины 8 и ga вместе, а индуктивность 84 соединяет две половины 5 и Sa вместе. Значение
индуктивности 3388 подобрано таким образом, что более высокая из двух боковых частот, соответствующих
самой низкой частоте модуляции, вызовет разряд из верхнего конца катушки 8, а более низкая из двух
боковых частот, соответствующих той же частоте модуляции, вызовет разряд из нижнего конца катушки 3a. В
общем случае самая низкая частота модуляции будет выше 20 в секунду. Аналогично, значение
индуктивности 84 подобрано таким образом, чтобы самая низкая частота модуляции, появляющаяся в
суженном диапазоне частот, также была больше 20 в секунду. Это достигается путем организации разницы
между резонансной частотой когда только катушка 75 находится в цепи с половиной катушки 4, а резонансная
частота, когда в цепи с ней находятся и катушка 5, и катушка 84, превышает 40 Гц.
Таким образом, видно, что частоты 80 ниже самой низкой, которую необходимо преобразовать, требуют
проведения отвода где-либо в катушке 83 для создания резонанса, и эти частоты, следовательно, вызывают
разряд, проходящий через зазор 85 между точками разряда 85 и 87. Этот разряд уменьшает сопротивление
между точками 86 и 87 и инициирует во второй цепи колебание, имеющее резонансную частоту, равную
Соседние файлы в папке патенты