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Schaltung zur automatischen Stabilisierung der Frequenz eines Röhrengenerators Wird die Frequenz eines Röhrengenerators unter Zuhilfenahme von Schwebungen geregelt, die zwischen den Schwingungen dieses Generators und einer anderen einkommenden oder örtlich erzeugten Steuerschwingung gebildet werden, so erfolgt dies meistens unter Zuhilfenahme einer Regelspannung, die z. B. einem Schwebungsdiskriminator entnommen wird.
Es ist dabei ein Unterschied zu machen zwischen dem sogenannten Haltegebiet, d. i. dem zwischen zwei Grenzfrequenzen liegenden Bereich, innerhalb dessen der Generator der Steuerschwingung zu folgen vermag, welches Gebiet von der maximalen Änderung der Regelspannung und der damit bedingten Abstimmänderung festgelegt wird und dem sogenannten Fanggebiet, d. i. dem Frequenzbereich, innerhalb dessen beim Einschalten des Generators dieser mit Sicherheit unter Kontrolle der Steuerschwingung genommen wird. Die Grenzen dieses Fanggebietes werden durch die Zeitkonstanten des Reg & isystems bedingt und werden häufig einander bedeutend näher liegen als beim Haltegebie, was dann beim Einschalten zu Unsicherheiten führt.
Es wird nämlich vom Zufall abhängen, ob im Moment des Einschaltens die Abweichung der Generatorfrequenz von der Steuerschwingung innerhalb der engen Grenzen des Fanggebietes liegt.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu verringern und erreicht dies im wesentlichen durch eine künstliche Erweiterung des Fanggebietes während der Zeit bis zum Inschrittkommen des Generators.
Im Besonderen kann diese erfindungsgemässe Erweiterung des Fanggebietes durch absatzweise Änderung der Regelspannung bewirkt werden.
An Hand dreier in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.
Die in Fig. l gezeigte Schaltung besteht im wesentlichen aus einer Mischröhre M und einer Generatorröhre 0, deren Frequenz durch eine Hilfsschwingung geregelt werden soll, die in Form kurzer Impulse an eine Klemme 1 angelegt und über einen Kondensator 2 mit Ableitwiderstand 3 dem Fanggitter 4 der Röhre M aufgedrückt wird. Die vom Oszillator 0 erzeugten Schwingungen, deren Frequenz z. B. gleich einer bestimmte, höheren Harmonischen der dem Gitter 4 aufgedrückten Impulsfrequenz ge- macht und gehalten werden muss, werden über einen Kondensator 5 dem Steuergitter 6 der Röhre M aufgedrückt. Dadurch entsteht im Anodenkreis dieser Röhre bei jedem Impuls ein Stromstoss, dessen integrale Grösse von der Phasenlage der Impulse zu den gleichzeitig mit ihnen am Gitter 6 ankommenden Perioden der Oszillatorschwingung abhängt.
Dieses Phasenverhältnis wird im Falle des Synchronismus konstant sein und sich anderenfalls mitderPeriodizität der Schwebungsfrequenz ändern. Infolgedessen lädt sich ein in den erwähnten Anodenkreis eingefügter Kondensator 7 über einen Widerstand 8 auf. Die Spannung dieses Kondensators wird als Regelspannung dem Fanggitter 9 der Oszillatorröhre aufgedrückt und regelt die Oszillatorfrequenz durch Phasenänderung der Rück- kopplung, sofeme diese über einen zwischen der
Anode 30 und dem Schirmgitter 31 der Röhre 0 eingeschalteten Kondensator 29 erfolgt. Die
Zeitkonstante des Systems 7, 8 ist dabei so ge- wählt, dass dem Gitter 9 zwar die Schwebungs- frequenz, nicht aber die hohere Impulsfrequenz aufgedrückt wird.
Die bisher beschriebene Schaltung ist von der als impulsgeregelter Oszillator (I. G. 0.) be- kannten Art und hat noch den eingangs erwähnten
Nachteil beim Einschalten.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist über ein
Filter (bestehend aus einem Widerstand 10 und einem Kondensator 11) mit dem Anodenkreis der Mischröhre M eine Diode D gekoppelt, deren positiver Gleichrichterspannung dem Gitter 6 der Mischröhre M über ein Filter (bestehend aus einem Widerstand 12 und einen. Kondensator 13) zugeführt wird. Die Zeitkonstanten dieses
Systems sind dabei so gewählt, dass nur die
Schwebungsfrequenz die Spannung an der
Diode D beeinflusst.
Wird diese Spannung dem
Gitter 6 aufgedrückt, so wird dieses Gitter so lange ein langsam zunehmendes, positives Potential annehmen, bis dadurch die Wirkung der Misch- röhre geringer wird, was durch einen zwischen dem Kondensator 5 und dem Gitter 6 liegenden
Widerstand 14 begünstigt wird.'" Darauf ver- schwindet die Spannung an der Diode D, worauf das Gitter 6 wieder negativ wird, usw.
Auf diese Weise entsteht an der Diode D und am Gitter 6 eine langsame Oszillation von der Grössenordnung einiger Perioden in der Sekunde,
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wobei die dem Gitter 9 des Oszillators 0 auf- gedrückte Regelspannung praktisch zwischen den zwei äussersten Werten dieser Spannung zu wechseln vermag, so dass die Frequenz des Oszillators praktisch das ganze Haltegebiet durchsetzen kann, wobei sie notwenchgerweise den Synchronisierpunkt langsam passiert, wodurch das Inschrittkommen gewährleistet ist. Sobald dies eintritt, verschwindet die Schwebungswechselspannung und hört somit auch die langsame Oszillation der DiNlenspannung auf.
Eine ähnliche Wirkung ergibt sich mit der Schaltung nach Fig. 2, die im wesentlichen der Schaltung nach Fig. l entspricht, jedoch insoferne einfacher ist als diese, als hier die Diode entfallen kann. Anstatt dessen ist die Mischröhre M in einen Kreis mit einer sehr niedrigen Eigenfrequenz eingefügt. Zu diesem Zwecke ist die Anode 15 der Oszillatorröhre 0 über einen Widerstand 16 und Kondensatoren 17 und 18 auf das Gitter 6 der Mischröhre M zurückgekoppelt. Solange der
Oszillator noch nicht im Schritt ist, tritt infolge dieser Rückkopplung eine langsame Oszillation ein, bis der Synchronpunkt passiert wird. In diesem Augenblick tritt die schnell wirkende
Regelung ein, wodurch die Anodenströme von M und 0 weiter konstant gehalten werden und die erwähnte Oszillation aufhört.
Dieser Effekt hängt damit zusammen, dass der Röh. enoszillator mit Frequenzstabilisierung als ein System mit negativer Rückkopplung betrachtet werden muss. Diese negative Rückkopplung, welche die positive Rückkopplung über den Widerstand 16 kompensiert, ist natürlich nur vorhanden, wenn die Regelung wirksam ist,
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sobald der Oszillator 0 aus dem schutt fallen würde.
Der langsame Verlauf der erwähnten Oszillation ermöglicht es gewünschtenfalls, eine visuelle Anzeige des Umstandes zu bewirken, dass der Generator in Schritt oder ausser Schritt fällt, z. B. unter Zuhilfenahme eines Zeigerinstrumentes oder eines magischen Auges.
Fig 3 stellt die Anwendung der Erfindung bei einer Schaltung mit einem sogenannten Schwebungsdiskriminator dar, der mit BD bezeichnet und von an sich bekannter Zusammensetzung und Wirkungsweise ist, so dass diese hier nicht näher erläutert werden.
Die an der Klemme 1 ankommende Steuerschwingung ist in diesem Falle nicht, wie bei den Fig. l und 2, impulsförmig, sondern im wesentlichen sinusförmig angenommen.
Die Schwebungen, die im Falle des Asynchronismus zwischen den Steuerschwingungen und jenen entstehen, die über die Koppelspulen 20 und 21 vom Oszillator 0 dem Diskriminator zu- geführt werden, werden von letzterem in eine
Regelspannung umgewandelt, die über ein RC-Filter 22, 23 dem Steuergitter 24 einer
Reaktanzröhre R aufgedrückt wird. Letztere ist in bekannter Weise parallel zum Abstimm- kreis LC des Oszillators 0 gelegt und ändert IIsterreicluscÌI' dessen Abstimmung unter dem Einfluss der dem Gitter 24 aufgedrückten Regelspannung.
Der Gitterkreis der Reaktanzröhre R enthält in Reihe mit dem Diskriminator BD die Wicklung 25 eines Transformators, wobei die Wicklung durch einen Kondensator 26 auf eine niedrige Frequenz, z. B. 100 Hz. abgestimmt ist. Das freie Ende der Wicklung 25 liegt an einem Punkt negativen Potentials, das die mittlere Vorspannung des Steuergitters 24 festlegt.
Die andere Wicklung 27 dieses Transformators ist über einen Widerstand 28 mit dem Anodenkreis der Röhre R verbunden, so dass diese Röhre mit der soeben erwähnten niedrigen Frequenz selbstschwingend wird, so lange der Synchronismus nicht erreicht worden ist. Sobald dies dagegen der Fall ist, wird dieses Selbstschwingen von der Regelspannung des Diskriminators unter- drückt, es sei denn, dass die Rückkopplung über den Transformator 25, 27 so kräftig wird, dass die durch sie in der Wicklung 25 erzeugte Spannung über die Regelspannung dominieren würde. Es ist also dafür Sorge zu tragen, dass diese Rück- kopplung nicht zu stark gemacht wird. Dies und die Wirkungsweise der Schaltung als Ganzes kann unter Zuhilfenahme eines über die Wick- lung 25 geschalteten Kontrollgerätes, z. B. einer
Neonlampe S, überwacht werden.
Diese leuchtet auf, sobald der Oszillator ausser Schritt fällt und erlischt bei wiederhergestelltem Synchronismus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur automatischen Stabilisierung der Frequenz eines Röhrengenerators, bei welcher die Frequenz der Generatorschwingungen und die Frequenz einer Steuerschwingung einer Wischstufe zur Erzeugung einer Regelspannung zugeführt werden, welche die Frequenz des Röhrengenerators korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsschwingung wirksam ist, welche in der Zeit bis zum Inschrittkommen der Generatorschwingung und der Steuerschwingung eine Frequenzmodulierung des Röhrengenerators zwecks Erweiterung des Fanggebietes verursacht.