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Schaltungsprinzip für Hochfrequenzgeneratoren
Die Erfindung betrifft ein Schaltungsprinzip für Hochfrequenzgeneratoren zur Übertragung von Hochfrequenzenergie bei praktisch konstanter Frequenz unter Anwendung von Tiefpass-Kettenleitern zwischen speisender Leistungsröhre und komplexem Lastwiderstand, insbesondere für kapazitive Wärmezwecke. Un- ter Hochfrequenzgeneratorsollim folgenden die Zusammenfassung von Leistungsoszillator und Energieausi koppelschaltung verstanden werden. Diese Generatoren sollen im wesentlichen drei Forderungen genügen :
1. niedriger und reeller Quellwiderstand (Starkstromfall),
2. ausreichende Frequenzkonstanz,
3. praktisch vollkommene Sauberkeit der Ausgangsspannung von Oberwellen.
Forderung 1 folgt aus der technologischen Funktion des Generators, für die eine von der Belastung unabhängige Ausgangsspannung gewünscht wird. Diese Belastung ist komplex, d. h. der Generator muss sowohl Wirk- als auch Blindleistung bei variablem Verhältnis und Absolutwert derselben mit möglichst konstanter Spannung gleichzeitig abgeben. Forderung 2 und 3 beruhen auf Vorschriften zur Funkentstörung.
Forderung 1 wird von einkreisigen Leistungsoszillatoren erfüllt. Um auch gleichzeitig Forderung 2 zu
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AufFür den allgemeinen Fall des unsymmetrischen Vierpoles lautet diese Beziehung :
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Unter Berücksichtigung des für unsymmetrische Vierpole nach Rint :"Handbuch für Hochfrequenz- und Elektrotechniker", Berlin 1949, Band I, S. 195, gültigen Symmetriefaktors :
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kann daraus die Widerstandstibersetzung abgeleitet werden :
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LastwiderstandDie gewünschte Unabhängigkeit vom Lastwiderstand 3L liegt im Durchlassbereich vor, wenn sinh g = 0 wird.
Die hyberbolische Sinusfunktion sinh g ist hiebei eine mit der Schaltung und der Gliedzahl der Kettenleiter sich ändernde Funktion des Verhältnisses # von Betriebs- zu Grenzfrequenz.
Unter Anwendung des Ansatzes
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kann im Durchlassbereich somit für den im speziellen Falle vorliegenden Kettenleiter das gesuchte Verhältnis # der Betriebsfrequenz zur Grenzfrequenz ermittelt werden. Dies wird an einem Beispiel erläutert :
Als Beispiel dient der zweigliedrige Kettenleiter in T-Schaltung.
Wie in der Vierpoltheorie allgemein bekannt, gelten für das Übertragungsmass gT des einzelnen TGliedes in Tiefpassschaltung die Beziehungen
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Gliedes, so dass geschrieben werden kann :
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entsprechend dem Ansatz sinh g = 0 wird
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und es ergeben sich folgende Lösungen :
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Die Lösungen ss-0 und ni = 1 scheiden als nicht zum Durchlassbereich gehörend aus.
Der zweigliedrige Kettenleiter in T-Schaltung ist also bei der 0,707fachen Frequenz der Grenzfre- 5 qllenz zu betreiben.
In analoger Weise erhält man z. B. für den dreigliedrigen Tiefpass-Kettenleiter in Tr-Schaltung als mögliche Betriebsfrequenzen das 0,5 fache und das 0,862 fache der Grenzfrequenz.
Eine Dämpfung wird dann für sämtliche Oberwellen wirksam, wenn ein Verhältnis grösser als 0,5 ge- wählt wird. Mit wachsender Gliedzahl erhöht sich die Oberwellendämpfung.
) Die Tiefpass-Kettenleiter können erdsymmetrisch oder erdunsymmetrisch aufgebaut sein. Die Fig. 1,
3 und 5 zeigen erdsymmetrische, die Fig. 2, 4 und 6 erdunsymmetrische Schaltungen.
Dem Erfindungsgedanken zufolge werden, wie in Fig. 7 beispielsweise dargestellt, die oben beschrie-
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oszillators fund den von Oberwellen freizuhaltenden komplexen Lastwiderstand ga eingeschaltet. Das er- findungsgemässe Schaltungsprinzip erfüllt somit zunächst die eingangs genannten Forderungen 1 und 3. Die
Oberwellen der speisenden Leistungsröhre werden gedämpft und vom Verbraucher ferngehalten. Bei Ver- wendung einer niederohmigen Oszillatorschaltung bleibt gleichzeitig der Quellwiderstand des Generators lastunabhängig klein und resonanzfrei.
Aus der Eigenschaft der idealen Widerstandstransformation der oben beschriebenen erfindungsgemässen
Tiefpass-Kettenleiter folgt ein unendlicher Eingangs-Leerlaufwiderstand. Bezüglich ihrer Eingangsklem- men (und Ausgangsklemmen) zeigen diese in der Umgebung der erwähnten möglichen Betriebsfrequenzen
Parallelkreisverhalten. Somit kann ihnen beim Anlegen einer Spannung der betreffenden Frequenz an die
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stellt der Schwingleistungsinhalt des Kettenleiters einen Teil des Schwingleistungsinhaltes des Gesamt- systems dar und trägt so zur Stabilisierung der Schwingfrequenz und damit zur Erfüllung der Forderung 2 bei.
Nach der Erfindung wird durch zweckmässige Dimensionierung der beschriebenen Kettenleiter in Form eines entsprechend niedrigen Nennwertes des Wellenwiderstandes ihr Schwingleistungsinhalt so weit vergrössert, dass auf den normalerweise zur Erzeugung der Oszillatorfrequenz verwendeten in Fig. 7 mit dargestellten Schwingkreis LK/CK ganz verzichtet werden kann. Der Kettenleiter wird damit zum allein frequenzbestimmenden Element der Schwingschaltung des Generators. Dieser Fall ist in Fig. 8 veranschaulicht. Die nicht gezeichnete Rückkopplungsschaltung ist in diesem Falle so anzulegen, dass sich aus der Zahl der möglichen Eigenfrequenzen des Reaktanz-Vierpoles nur die gewünschte erregt. Diese kann z.
B. durch eine Huth-Kühn-Schaltung oder einen weiteren, unter Umständen erfindungsgemässen, Reaktanz-Vierpol erreicht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsprinzip für Hochfrequenzgeneratoren zur Übertragung von Hochfrequenzenergie bei praktisch konstanter Frequenz unter Anwendung von Tiefpass-Kettenleitern zwischen speisender Leistungsröhre und komplexem Lastwiderstand, insbesondere für WÅarmezwecke, dadurch gekennzeichnet, dass bei konstanter Betriebsfrequenz das Verhältnis H der Betriebsfrequenz zur Grenzfrequenz 0 < Q < 1 so festgelegt ist, dass der Wert der hyperbolischen Sinusfunktion des für die jeweils angewendete Schaltung des Tiefpasses und die jeweilige Anzahl seiner Kettenglieder gültigen Übertragungsmasses g der Beziehung sinh g = 0 entspricht.
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