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Elektronenröhrenschaltung zur Frequenzvervielfachung.
Es ist vorgeschlagen worden, zur Frequenzvervielfachung dem Gitter einer Elektronenröhre, das sehr stark negativ vorgespannt ist. einen Wechselstrom zuzuführen und die Höhe der negativen Vorspannung so zu wählen, dass vom zugeführten Wechselstrom nur die obersten Spitzen wirksam werden und im Anodenkreis Stromstösse hervorrufen. Derartige Einrichtungen werden für die verschiedensten Zwecke verwendet, haben jedoch in letzter Zeit besondere Bedeutung beim Gleichwellenrundfunk erlangt. Bei dem zuletzt genannten Anwendungsgebiet stellte sich jedoch sehr bald heraus, dass ein einwandfreies Arbeiten der Gesamtapparatur ohne die erfindungsgemässe Einrichtung nicht zu erzielen ist.
Durch die Verbindungsleitungen einer zentralen Stelle, die eine Grundfrequenz liefert, aus der durch Vervielfachungen die gleichen Trägerfrequenzen der einzelnen Gleichwellensender gewonnen werden, kann die Grundfrequenz nicht allen Stationen in gleicher Stärke zugeführt werden. Insbesondere dadurch, dass normale Kabelleitungen, die mit dem übrigen Fernsprechbetrieb in naher Verbindung stehen, verwendet werden müssen, kommt es häufig vor, dass die Amplitude der übermittelten Grundfrequenz beträchtlich schwankt.
Durch irgendwelche Betriebsumstände bedingt, wird häufig an den verbindenden Kabelleitungen irgendeine Schaltung vorgenommen und im selben Augenblick ist die Gleichwellenapparatur schon ausser Betrieb gekommen. Um ein Zahlenbeispiel zu nennen, sei angegeben, dass Amplituden- schwankungen von 1 % der zugeführten Wechselfrequenz schon ein Versagen der Vervielfachungs- einrichtung herbeiführen. Dass derartig geringe Beträge von Einfluss sind, lässt sich leicht dadurch erklären, dass nicht nur mit einer einzigen Vervielfaehungsstufe, sondern mit mehreren,
im allgemeiner drei hintereinander gearbeitet werden muss und demgemäss ein in der ersten Stufe auftretender Fehler sich entsprechend vervielfacht in der letzten Stufe bemerkbar macht. Aus diesen Gründen sind Versuche, mit einer Röhrenvervielfachung zu arbeiten, wie sich aus der Literatur ergibt. vielfach fehlgeschlagen.
Gemäss der Erfindung können die geschilderten Nachteile dadurch vermieden werden, dass die negative Vorspannung in eine fest eingestellte Vorspannung und in eine in Abhängigkeit vom Gitterstrom der Vervielfachungsröhre sich ändernde Vorspannung aufgeteilt wird.
Der Erfindungsgedanke lässt sich an Hand der beiliegenden Figuren am einfachsten erläutern.
In der Fig. 1 sind die Röhrencharakteristik und das Schwanken der zugeführten Grundfrequenz bzw. die erzeugten Anodenströme schematisch dargestellt. Die Mittellinie, um welche die dem Gitter zugeführte Wechselspannung (beim Gleichwellenrundfunk z. B. die zugeführte Grundfrequenz) TF schwankt, ist durch eine negative Vorspannung stark in das negative Gebiet zum Punkte 1 verschoben. Lässt man nun diesen Mittelwert eine Wechselfrequenz arbeiten, so sind an der Röhre nur die obersten Spitzen (in der Figur schraffiert) der Wechselfrequenz wirksam, da lediglieh vom Punkte 2 ab, dem Anfangspunkt der Kennlinie, Anodenströme auftreten können, wie sich aus der Figur ohne weiteres ersehen lässt. Es treten im Anodenkreis deshalb die dargestellten Spannungsspitzen 3,4 usw. auf.
Es muss nun noch an Hand der Figuren erläutert werden, aus welchem Grunde eine geringe Änderung der Wechselfrequenz-Amplitude leicht ein Verschwinden der im Anodenkreis gewünschten Frequenz zur Folge haben kann. Handelt es sich um grosse Schwankungen, so
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rückt der obere (schraffierte) Abschnitt der dem Gitter zugefülirten Wechselfrequenz nach links vom Punkte B aus und es kann kein Anodenstrom mehr auftreten.
Aber auch bei geringen Änderungen versagt die Einrichtung, denn die Basis b der kleinen schraffierten Flächen in der Figur ändert sich mit den Änderungen der Amplitude der Wechselfrequenz W. Schneidet man durch die beim Punkt 2 gelegte Gerade die Wechselfrequenz mehr zur Spitze hinab, so wird b kleiner. Damit ändert sich aber auch die Zeitdauer, während welcher in der Röhre ein Anodenstrom auftreten kann. Um den Zeitbetrag, um welchen der Anodenstromstoss abnimmt, nimmt die Pause zwischen den Stössen zu. Ein im Anodenkreis der Röhre liegender Schwingungskreis wird also weniger lange und in grösserem Zeitabstand angestossen und das System schwingt mit einer andern Frequenz wie vorher.
Da sich an die Vervielfaehungsröhre in der Praxis Siebkreise anschliessen, ist hinter dem Siebmittel von der gewünschten Frequenz, die auftritt, wenn die volle Grundfrequenz-Amplitude vorhanden ist, nichts mehr zu spüren.
Es wird daher gemäss der Erfindung die negative Vorspannung des Gitters durch einen festen Teil und einen veränderlichen, sich in Abhängigkeit vom Gitterstrom der Röhre ändernden Teil gebildet. Die Röhrencharakteristik muss so gelegt werden, dass im positiven Gebiet gearbeitet wird, damit beim Auftreten der Anodenspannungsstösse in der Röhre ein Gitterstrom fliesst.
Es ist so möglich, den Gitterstrom zur Steuerung des veränderlichen Vorspannungsteiles zu verwenden. Hiezu können verschiedene Mittel Verwendung finden, die aus der Schaltskizze aus Fig. 2 zu ersehen sind. Über die Induktivität Li wird der Induktivität L2 die Wechselfrequenz zugeführt. An der Induktivität L2 ist das Gitter der Röhre R angeschlossen, in deren Anodenkreis ein aus C2 und Lg gebildeter Schwingungskreis liegt, dem die vervielfacht Frequenz entnommen wird. Dem Gitter, wird eine stark negative Vorspannung erteilt und die Vorspannungsquelle B ist durch die Kapazität Cl überbrückt. Die bisher beschriebene Schaltung ist die normale, für derartige Vervielfachungen gebräuchliche.
Als erstes Mittel zur Erzielung des nach der Erfindung gewünschten Effektes wird die Verwendung einer stark streuenden Anordnung für die Induktivitäten Li und L2 vorgeschlagen.
Wird dieser Transformator stark streuen ausgeführt, so wird seine Sekundärspannung durch einen stärkeren Gitterstrom selbsttätig wieder kleiner. Da dieses Mittel allein in den meisten Fällen noch nicht genügt, wird in die Gittergleichstromleitung ein Widerstand Wi eingebaut.
Dieser Widerstand wirkt nach Art einer Autovorspannung und der Gitterstrom stellt selbsttätig die richtige Vorspannung bei einem Schwanken wieder ein. Als weiteres Mittel, das zweckmässigerweise in Kombination mit den beiden andern angewendet wird, ist in dieser Anodenzuleitung ein Widerstand W2 vorgesehen. Hiedurch wird in gewissen Grenzen bei Sinken der Anodenspannung und dem hiedurch kleiner werdenden Anodenstrom durch den geringen Spannungs- abfall am Widerstand W2 die Spannung an der Röhre nur geringen Schwankungen unterworfen.
Es ist, um abermals ein Zahlenbeispiel anzugeben, bei der Anwendung aller drei Mittel gemeinsam bei einem Schwanken der zugeführten Wechselfrequenz von 10 /o. also relativ 20 /o, ein einwandfreies Arbeiten der Vervielfachungseinrichtung zu erzielen gewesen. Erst hiedurch konnte, wie leicht einzusehen ist, ein einwandfreies Arbeiten eines Gleichwellenrundfunks mit einer Röhrenvervielfachung durchgeführt werden, wobei zu bedenken ist, dass dieser Erfolg mit billigen Mitteln erzielt werden konnte.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erzeugung höherer Frequenzen im Anodenkreis einer Elektronenröhre, deren sehr hoch negativ vorgespanntem Gitter ein Wechselstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die negative Vorspannung aus einer fest eingestellten Vorspannung und einer in Abhängigkeit vom Gitterstrom sich ändernden Vorspannung gebildet wird.