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Anordnung zur mehrfachen Ausnutzung einer Entladung.
Es ist bekannt, mit einer Röhre gleichzeitig zwei oder mehrere Wechselströme von verschiedenen
Frequenzen zu verstärken. Unter Umständen kann in dieser Weise die Ersparnis von einer oder mehreren
Verstärkerröhren erzielt werden. Die Kombination von mehreren Funktionen in einer einzigen Röhre macht jedoch in den bekannten Anordnungen im allgemeinen Schwierigkeiten, wenn eine dieser Funktionen die Erzeugung einer elektrischen Schwingung ist. Eine elektrische Schwingung schaukelt sich nämlich in einer Röhre praktisch immer so weit auf, dass die durch die Krümmung der Kennlinie verursachte
Dämpfungserhöhung die Begrenzung der Amplitude verursacht.
Infolge dieser Eigenschaft sind die gekrümmten Teile der Kennlinie für die Röhre als Generator wesentlich, anderseits bewirken sie das
Entstehen von Kombinationsfrequenzen, sobald die Röhre neben der Erzeugung einer Schwingung noch eine zweite Funktion, z. B. die Verstärkung oder Erzeugung einer zweiten Frequenz, zu erfüllen hat.
Versuche zeigen, dass es mit den gebräuchlichen Mitteln weder möglich ist, eine zweite Frequenz in einer schwingenden Röhre einwandfrei zu verstärken, noch eine solche Frequenz gleichzeitig mit der ersterzeugten Frequenz stabil zu erregen.
Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, dass ein zusätzlicher, nichtlinearer Widerstand angebracht wird, der das Aufschaukeln der erzeugten Schwingung zur Amplitude, für die die Krümmung der Röhrenkennlinie eine Rolle spielt, verhindert. Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen nichtlineare Widerstände, z. B. Kristalldetektoren, als zusätzliche Gleichrichter im Gitterkreis einer Demodulatorröhre verwendet werden. Durch diese Anordnung soll die Empfindlichkeit der Empfangsschaltungen gesteigert werden oder es soll in andern Schaltungen durch Zusammenwirken von Kristalldetektor und Röhre eine Verbesserung der Gleichrichtung bewirkt werden.
Ferner ist es bekannt, bei Rückkopplungs-Empfangssehaltungen mit Hilfe eines angekoppelten Gleichrichters eine automatische Einstellung der Gitterspannung zu erreichen, so dass die Schaltung sich selbsttätig auf grösster Empfind- lichkeit hält, ohne in unerwünschtes Selbstsehwingen zu geraten.
Die vorliegende Erfindung macht. von nichtlinearen Widerständen in Verbindung mit Röhrenkreisen einen grundsätzlich andern Gebrauch. Sie bezieht sich auf eine Generatorschaltung unter Ausnutzung einer thermionischen, einer selbständigen Gas-oder einer Lichtbogenentladung und setzt sich das Ziel, die Erzeugung mehrerer voneinander unabhängiger Frequenzen in einer Generatoranordnung ohne störende gegenseitige Beeinflussung zu ermöglichen.
Als nichtlineare Widerstände können für die Zwecke der Erfindung Detektoren, Glimmröhren, Elektronenröhren usw. dienen, die bei dem Überschreiten einer bestimmten Amplitude der betreffenden Schwingung eine stark erhöhte Dämpfung in den Schwingungskreis bringen, die ein weiteres Anwachsen der Schwingungen verhindert und dadurch vermeidet, dass die Schwingungsamplituden bis in die stärker gekrümmten Teile der Kennlinie der Röhre hineinragen. Ist ein solcher Widerstand vorhanden, so wirkt das Rohr praktisch als vollkommen lineares Glied, auf dem sich verschiedene Frequenzen überlagern können, ohne dass Kombinationsfrequenzen oder sonstige gegenseitige Beeinflussungen der verschiedenen Frequenzen entstehen.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung gemäss der Erfindung, die als Hochfrequenzverstärker und zur gleichzeitigen Erzeugung einer Überlagererfrequenz zwecks Superheterodynempfang gedacht ist. In der Fig. 1 ist die Röhre dargestellt, die aus der Vorstufe 2 über die Kopplung 3, 4 mit der zu verstärkenden Hochfrequenz gespeist wird. Über die Anodenkopplung 5, 6 werden die verstärkten Schwingungen auf das Mischrohr 7
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die in der Röhre 7 zur Bildung einer Zwischenfrequenz führt. Diese Zwischenfrequenz wird dann in bekannter Weise vom Verstärker 13 weiter verarbeitet und nach der niederfrequenten Demodulation auf den Lautsprecher 14 gegeben.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung besteht nun darin, dass die über den Rückkopplungsweg. M, 9 und 12, 15 im Hochfrequenz- verstärkerrohr 1 erzeugte Überlagererfrequenz durch einen zusätzlichen, nichtlinearen Widerstand 11
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frequenz erreicht werden.
Es ist nach dem Vorhergesagten klar, dass die beschriebene Lösung nicht bloss für Röhrengeneratoren, sondern ebenso für Lichtbogengeneratoren, Gasentladungsgeneratoren und ähnliche, als negative Wider- stände aufzufassende Gebilde Geltung hat.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für Anordnungen gemäss der Erfindung findet sich beim Sehwing- audion. Beim normalen Schwingaudion wird die Erscheinung der Mitnahme der eigenerzeugten Schwingungen durch die auftreffende Schwingung störend empfunden. Der Mitnahmebereich verringert sich zwar ganz beträchtlich, wenn die Rückkopplung fest angezogen wird, jedoch ist in diesem Falle die Audionwirkung infolge der grossen Amplitude der lokalen Schwingungen meistens gering.
Durch Anwendung des Erfindungsgedankens wird es nun möglich, bei fester Rückkopplung mit nur geringen Schwingungsamplituden zu arbeiten, so dass die Audionrüekwirkung des Empfängers praktisch nicht beeinträchtigt wird. Eine Schaltung, in der dies geschieht, ist beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt. Das empfangene Signal wird über die Kopplung 16, 17 von der Antenne auf den Audion- schwingkreis 17, 18 gegeben und sodann in bekannter Weise nach Verstärkung durch das Audion 19 auf den Kopfhörer 20 bzw. Niederfrequenzverstärker geleitet. Durch die Rückkopplung 21, 17 wird die normale Erhöhung der Empfindlichkeit erreicht.
Die erzeugte Schwingung wird durch die Rückkopplung 22,
23 des Gitterkreises mit einem im Anodenkreis liegenden Schwingungsgebilde 23, 24, 25 verursacht.
Dieser Kreis kann hiebei beispielsweise auf die halbe Signalfrequenz abgestimmt sein. Die sieh erregenden Amplituden werden durch den nichtlinearen Widerstand M5 in der besehriebenen Weise begrenzt. Gleiehzeitig werden infolge der nichtlinearen Verzerrung durch den Widerstand 25 in diesem Kreis Oberwellen erzeugt, von denen die zweite mit dem eintreffenden Signal zur Schwebung gebracht werden kann.
Eine weitere Anwendung des Erfindungsgedankens bezieht sich auf Anordnungen, die zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei oder mehreren Frequenzen dienen. Die bisher mit solchen Generatoren angestellten Versuche haben gezeigt, dass durch die Anwesenheit einer Schwingung die andern möglichen Schwingungsarten einer Schaltung unterdrückt werden, so dass der beabsichtigte Zweck der gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Frequenzen nicht oder nur in einer unstabilen Weise erreicht wird. Mit Anordnungen nach der Erfindung ist es jedoch möglich, solche Frequenzen gleichzeitig zu erzeugen, ohne dass sie sieh gegenseitig wesentlich beeinflussen. Hiezu ist erforderlich, dass in der Schaltung für die erzeugten Frequenzen im wesentlichen getrennt arbeitende, nichtlineare Dämpfungsmittel anwesend sind.
Es ist möglieh, durch die Dämpfungsmittel die Amplituden, mit denen die einzelnen Frequenzen auftreten, einzeln zu beeinflussen und so gering zu halten, dass die Kennlinie der die Frequenzen erzeugenden Anordnung für die auftretenden Amplituden noch als linear betrachtet werden kann. Da unter diesen Umständen die Kreise der verschiedenen Frequenzen keine nichtlinear arbeitenden Teile gemeinsam haben, besteht auch keine gegenseitige Verkopplung, und die anfangs erwähnten Schwierigkeiten fallen fort.
Eine Schaltung zur gleichzeitigen unabhängigen Erzeugung von drei verschiedenen Frequenzen
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Die Dämpfungsmittel sind so ausgebildet, dass sie und nicht die Krümmung der Kennlinie der Rohre die Amplituden der sich ausbildenden Schwingungen begrenzen.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Diese Kgur stellt einen Triodengenerator dar, der gleichzeitig drei voneinander unabhängige Frequenzen erzeugt, von denen zwei durch die festen Eigenfrequenzen der Quarze 1 und 2 gegeben sind, während die dritte durch die betriebsmässig variable Abstimmung des Kreises 38, 39, 40 bestimmt ist. Um die Erregung von Schwingungen durch die Quarze zu bestimmen, sind bekannterweise in dem Anodenkreise die auf die Quarzfrequenzen abgestimmten Kreise 41, 42,43 und 44,45, 46 vorgesehen.
In diesen Kreisen sind 43 und 46 wieder die die Amplituden der Frequenzen bestimmenden Dämpfungsmittel, die bei Quarzen sehr geringer Dämpfung beispielsweise die Form von Metallfadenglühlampen haben können, die bei anklingender Schwingung,
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d. h. bei grösserem Schwingkreisstrom, infolge der Erwärmung des Fadens einen grösseren Widerstand und dadurch eine Amplitudenbegrenzung der betreffenden Schwingung verursachen. Die Begrenzung der Amplitude der vom Kreise 38, 39, 40 erzeugten Frequenz geschieht durch einen nichtlinearen Widerstand 40, der hier als Diode mit negativer Vorspannung ausgebildet ist.
Anordnungen nach der Erfindung lassen sich u. a. verwenden in Radiosendezentralen zur Erzeugung sämtlicher in der Zentrale benötigter Frequenzen in einer gemeinschaftlichen Vorverstärkerstufe, z. B. in einer Kombination einer Einrichtung nach Fig. 4 mit einem ein-oder mehrstufigen Verstärker, dessen Ausgangsseite mit den Endstufen jedes Senders verbunden ist. Verwendet man einen periodischen Verstärker, so wird ein sehr ausbaufähiges System erzielt, das bei Vergrösserung der Anzahl der von der Zentrale ausgesandten Frequenzen unverändert bleiben kann.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für Sehwingungserzeuger nach der Erfindung ist das der elektrischen Musikinstrumente, die in der beschriebenen Weise instand gesetzt werden, mit einer einzigen Sehwingröhre mehrstimmige Musik zu erzeugen. In diesem Falle ist es öfters vorteilhaft, die Dämpfungsmittel für die einzelnen Frequenzen gleichzeitig zum Verzerren des notwendigerweise sinusförmigen Stromverlaufes der besprochenen Generatoren zu verwenden. Verzerrungsmittel, die besonders starke Verzerrungen liefern, z. B. Glimmlampen oder gesättigte Transformatoren, können in solchen Fällen mit Vorteil benutzt werden. Für die Verwendungen ist es von besonderem Interesse, dass die einzelnen erzeugten Frequenzen eine besonders hohe Konstanz, d. h. Unabhängigkeit von der Temperatur, von der Belastung und von den Betriebsspannungen aufweisen.
Die bekannten Mittel können hiezu verwendet werden.
In Fig. 5 ist beispielsweise eine Kombination des Erfindungsgedankens mit einer Schaltung zur belastungsunabhängigen Frequenzerzeugung mittels rückgekoppelter Sehirmgitterröhre 47 gezeigt worden, bei welcher die Belastungsimpedanz 48 bzw. Verbraueherkreis zwischen Anode und Schirmgitter angeordnet ist und die Rückkopplungsspule 49 in der Serienverbindung zur Kathode liegt. Mittels zweier abgestimmter Gitterkreise 50, 51, welche die Dämpfungsglieder 52, 53 gemäss der Erfindung enthalten, werden zwei unabhängige Frequenzen erzeugt.
Auch in Überlagerungsempfängern mit zwei oder mehreren örtlichen Schwingungserzeugern kann die Erfindung zur Ersparnis von einem oder mehreren Überlagern führen, indem sämtliche benötigten Schwingungen in einem einzigen Überlagerer in der beschriebenen Weise erzeugt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur mehrfachen Ausnutzung einer thermionisehen, einer selbständigen Gasoder einer Lichtbogenentladung zum Zwecke der bevorzugten Erzeugung, Verstärkung oder Gleichrichtung einer Schwingung und gleichzeitigen Erzeugung einer oder mehrerer Schwingungen mit andern Frequenzen, dadurch gekennzeichnet, dass für jede andere Frequenz ein auf diese abgestimmter und einen nichtliniaren Widerstand enthaltender Resonanzkreis vorgesehen und in die Stromkreise der Elektroden eingeschaltet oder mit diesen gekoppelt ist.
2. Superheterodynesdialtung, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 1 in der Hoch-bzw. Mittelfrequenzkaskade.
3. Schwingaudionschaltung, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Anordnung nach Anspruch 1.