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Generator zur Erzeugung von harmonischen Frequenzen.
Die Erfindung betrifft Generatoren zur Erzeugung von elektrischen Wellen und insbesondere solche, die es ermöglichen, aus einer gegebenen Grundfrequenz Frequenzen zu erzeugen, welche ein Vielfaches dieser Grundfrequenz sind.
Die meisten bisher bekannten Frequenzvervielfacher erzeugen Frequenzen, deren Amplitude in der Reihe sehr schnell abnimmt. Wenn aber etwa ein Übertragungssystem, das eine grosse Anzahl von Kanälen besitzt, mit Trägerstrom gespeist werden soll, ist es vorzuziehen, alle diese Frequenzen gleicher Amplitude gleichzeitig zu erzeugen, anstatt sie getrennt mit Hilfe von synchronisierten Oszillatoren herzustellen, da diese um so mehr dazu neigen ausser Tritt zu fallen, je höher die Ordnung der von ihnen erzeugten Harmonischen ist.
Die Erfindung schlägt deshalb eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Anzahl von Harmonischen aus einer Grundfrequenz vor, bei der eine Gleichrichterbrücke zwischen der mit einem abgestimmten Schwingungskreis in Serie liegenden Spannungsquelle der Grundfrequenz und einem Ausgangskreis liegt. Erfindungsgemäss enthält der durch eine Widerstandsbelastung in Serie mit einem Kondensator gebildete Ausgangskreis eine Anzahl von Kreisen, die auf die gewünschten harmonischen Frequenzen abgestimmt sind, sowie einen Kreis, der zur Aufnahme der unerwünschten harmonischen Frequenzen dient.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen durch verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert werden. Betrachtet man die Funktion :
EMI1.1
EMI1.2
EMI1.3
veranschaulicht.
Natürlich kann man ein durch die obige Funktion dargestelltes Potential praktisch nicht erzielen, da, wie auch der Widerstand beschaffen ist, an dessen Klemmen die Spannung abgenommen wird, die genannte Beziehung die Bedeutung hat, dass in dem entsprechenden Generatorsystem eine unendliche Reihe von Harmonischen erzeugt wird.
. In der Praxis ist man daher gebunden, entweder a) eine Begrenzung der Reihe zuzulassen, wobei die Ausdrücke höherer Ordnung sehr schnell abnehmen, oder b) eine geringe Änderung in den Werten der Koeffizienten A, B, C... mit einem stärkeren Abnehmen von einer bestimmten Ordnung ab zuzulassen. Die graphische Darstellung des Falles Ct) zeigt die Fig. 2, die des Falles b) zeigt Fig. 3. Ein Potential, das diesen beiden graphischen Darstellungen entspricht, kann man angenähert mit der in Fig. 4 dargestellten Schaltung, die jetzt beschrieben werden soll, erzielen.
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Eine Spannungsquelle S der Frequenz f wird an eine Brückengleichrichteranordnung , , js, K4 über einen Resonanzkreis Li, Ci geschaltet, der das gesamte System in Resonanz mit der Frequenz t bringt, und dazu dient, das Zurückfliessen von Harmonischen dieser Frequenz zu verhindern.
Die Gleichrichter werden durch einen von einem Kondensator C'überbrückten Widerstand Ro oder durch eine Vorspannungsquelle vorgespannt.
Der Ausgangskreis besteht aus einer Anordnung C2, L2, R2, an der die Potentiale von ungeraden Vielfachen der Frequenz f an den Klemmen 0 und D auftreten. Das Oszillogramm des Potentiales zwischen A und B zeigt, dass sich dieses plötzlich von einem positiven zu einem negativen Wert und umgekehrt ändert, wie dies Fig. 5 zeigt. Die Ladung von Cs kehrt sich um und erzeugt in dem Widerstand jss einen Strom, dessen Verlauf im wesentlichen der Fig. 6 oder 7 entsprechend, ist.
EMI2.1
Die Höhe der Stromstösse (Spannungsstösse) ist für eine gegebene Intensität des gleichgerichteten Stromes im Widerstand Ro hauptsächlich von dem Produkt Ca, abhängig. Die charakteristische Kurve der Funktion nähert sich mit kleiner werdendem C2R2 mehr und mehr der Fig. 1.
Der Amplitudenunterschied der aufeinanderfolgenden Harmonischen nimmt um so weniger schnell ab, je kleiner C ist, jedoch nimmt gleichzeitig die Amplitude jeder einzelnen Harmonischen ab.
Die Einschaltung der Selbstinduktion L ;, die bei einer bestimmten Frequenz mit C's in Resonanz ist, hat ein schnelles Abnehmen bei den Harmonischen oberhalb dieser Frequenz im Verhältnis zu den Harmonischen niedrigerer Frequenz zur Folge (Fig. 6). Bei richtiger Auswahl von C' und jR ist es möglich, die Amplituden bis auf 1% oder 2% für ein weites Band von Harmonischen gleichzumachen.
Versuche, die bei hohen Frequenzen gemacht wurden, haben ergeben, dass die parasitäre Kapazität parallel zu L ; oder den Gleichrichtern die Geschwindigkeit der Amplitudenabnahme mit der Frequenz zu vergrössern sucht.
Dasselbe Ergebnis kann man erzielen, wenn-man in dem beschriebenen Kreis die Lagen des
EMI2.2
In diesem Fall ergibt sich jedoch eine Restspannung von der Frequenz/der Grundwelle im Ausgangskreis. Dies ist dem Wirkwiderstand der Spule Li zuzuschreiben, der verhindert, dass die Kreisimpedanz CL., bei der Grundfrequenz gleich Null wird.
Der Widerstand des Entladungsgliedes R2 wird erfindungsgemäss durch eine Anordnung gebildet, die sich bei allen Frequenzen als reiner Widerstand verhält, wie z. B. durch eine Anordnung von parallel oder in Serie geschalteten Filtern, wie dies Fig. 8 und 9 zeigen. Die Filteranordnungen können durch ein Gleichrichternetzwerk FC oder durch Hochpass-oder Tiefpassfilter zur Ablenkung unerwünschter Frequenzen ergänzt werden. Zur Vermeidung der schädlichen Wirkung von parasitären Kapazitäten parallel zu R2 ist es vorteilhaft, das Generatorsystem und die Filter durch eine Röhrenstufe vorzugsweise mit Eingangs-oder Ausgangstransformatoren auszustatten.
Eine derartige Anordnung ist in Fig. 10 dargestellt, die ausserdem Einrichtungen zur Erzielung gerader Harmonischer aus ungeraden Harmonischen mit Hilfe einer parallel zum Ausgangswiderstand angeordneten Gleichrichterbrücke P enthält. Die Trennröhre V ist mit dem Ausgangskreis R2 durch den Transformator T gekoppelt und ihr Ausgangskreis ist mit dem Eingangskreis der Filter durch den Transformator T3 gekoppelt. Die in dem Widerstand Ra vorhandenen geraden Harmonischen werden dem Eingangskreis der entsprechenden Filter über den Transformator T2, die Röhre V2 und den Transformator T4 zugeführt. In dieser Anordnung kann die Gleichrichterbrücke P ausserdem, wenn gewünscht, in Serie zum Widerstand angeordnet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Anzahl von-harmonischen Frequenzen aus einer Grundfrequenz, bei der eine Gleichrichterbrücke zwischen der mit einem abgestimmten Schwingungskreis in Serie liegenden Spannungsquelle der Grundfrequenz und einem Ausgangskreis liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der durch eine Widerstandsbelastung in Serie mit einem Kondensator gebildete Ausgangskreis eine Anzahl von Kreisen (beispielsweise Fl, F2, F3 in Fig. 8), die auf die gewünschten harmonisehenFrequenzen abgestimmt sind, sowie einen Kreis (FC), der zur Aufnahme der unerwünschten harmonischen Frequenzen dient, enthält, so dass eine Mehrzahl von Harmonischen annähernd gleicher Amplitude erhalten wird.