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Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen hoher Frequenz mittels
Elektronenröhre in Rückkopplungsschaltung.
Es ist bekannt, dass ein Vakuumröhrenrelais, beispielsweise ein Audion durch Rückkopplung zum Schwingen gebracht werden kann, wobei durch einen Kondensator im angeschlossenen Schwingungskreis die Abstimmung auf die gewünschte Frequenz herbeigeführt wird. Jedoch kann die Leistung nicht einfach durch eine gegebene Einstellung des Kondensators der Rückkopplung konstant erhalten werden, sondern dieselbe hängt von der Impedanz der Valmumröhre und der Spannung der Gleichstromquelle ab.
Vorliegende Erfindung hat den Zweck, ein Mittel zur Erzeugung solcher Schwingungen zu schaffen. deren Intensität von kleinen Änderungen in der Impedanz zwischen den Abgabeelektroden der Röhre unabhängig ist, so dass ungefähr gleich evakuierte Röhren benützt werden können, ohne eine Änderung in der Hochfrequenzleistung zu bewirken. Um diesen Zweck zu erreichen, sieht die Erfindung im Abgabe-. stromkreise der Schwingungsröhre für den Gleichstrom der Anodenbatterie einen Weg mit hoher Impedanz und für die resultierenden Schwingungen einen Weg von niederer Impedanz vor.
Der Weg mit hoher Impedanz besteht vorteilhaft als einem Widerstande und muss einen solchen Wert besitzen, dass der Raumstrom, ohne Rücksicht auf den Schwingungszustand, praktisch konstant und unabhängig bleibt von kleinen Schwankungen der Sendestromquelle oder der Impedanz zwischen den Sendeelektroden der evakuierten Röhre. Wenn der Gleichstrom, der durch die Batterie zugeführt wird, konstant bleibt. so folgt daraus, dass der im Stromkreis niederer Impedanz erzeugte Wechselstrom dieselbe Konstanz haben wird.
Wenn nun ein Stromkreis von niederer Impedanz, der vorteilhaft seiner Hauptsache nach aus einem Widerstande besteht, für diesen Wechselstrom vorgesehen ist, welche Impedanz durch Frequenz- änderung nicht geändert wird, so kann eine Wechselstromspannung von konstanter Amplitude aus dieser Impedanz erhalten werden, welche Spannung auf geeignete Empfangs- oder Sendeldemmen, wie z. B. den Sendestromkreis eines Verstärkers oder die Klemmen einer abgehenden Leitung aufgedrückt werden kann.
Es wurde auch gefunden, dass zufolge dieser Konstanz im durchschnittlichen Raumstrome die bei einer gegebenen Einstellung durch den Oszillator erzeugte Frequenz ebenfalls die gleiche Konstanz besitzt und
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Stromkreis praktisch unabhängig gemacht wird.
Die Stromlieferung von einem solchen Schwingungserzeuger ist nicht rein, da harmonische Schwingungen nebst den Grundschwingungen vorhanden sind. Es ist möglich, die Intensität der harmonischen Schwingungen aus einem solchen Generator zu einer solchen Stärke anwachsen zu lassen, dass man sie bezüglich der Intensität mit der Grundschwingung vergleichen kann. Dies kann man dadurch bewirken. dass man für die Hochfrequenzsohwingungen des Generators einen Weg schafft. dessen Impedanz mit der Frequenz wächst. Der Spannungsabfall über diese Impedanz kann dann auf entsprechend abgestimmte
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schwingung getrennt werden.
Durch die beiden oben beschriebenen Anordnungen können Vakuumröhren von annähernd ähnlicher Charakteristik in Verbindung mit einem gegebenen abgestimmten Stromkreis angewendet werden. um Schwingungen zu erzeugen, die an Intensität und Frequenz für alle Röhren konstant sind. Eine solche Konstanz ist von besonders grosser Tragweite, wenn der Generator mit einem System, das abgestimmte Stromkreise enthält, verbunden ist, denn beim Ersatz der einen Röhre durch eine andele, ist es sodann nicht notwendig, die Abstimmung der Stromkreise zu ändern, da die Frequenz dieselbe bleiben wird.
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Fig. l der Zeichnung veranschaulicht eine Anordnung gemäss der Erfindung, von welcher eine konstante Stromabgabe abgeleitet werden kann. Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die als Generator für höhere Harmonische verwendetwerden kann. Jedes evakuierte Gefäss hat in der Zeichnung eine auf seine Funktion
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röhren, die als Schwingungsgeneratoren dienen.
Die Vakuumröhre 4, Fig. 1, bildet in bekannter Verbindung mit den Induktionsspulen -5 und 6 und der Kapazität 7 einen Schwingungserzeuger. welcher Schwingungen von einer durch den Wert der Kapazität 7 bestimmten Frequenz erzeugt. 10 ist die Anodenbatterie, deren negativer Pol mit der Glühkathode 11, und deren positiver Pol über den bohenwiderstand l") mit der Anode 14 verbunden ist. Der Widerstand M ist so gross, dass der durch ihn fliessende Gleichstrom praktisch konstant ist und weniger abhängig ist von der Schwingungsfrequenz oder von geringen Änderungen in der Impedanz zwischen den Abgabeelektroden oder anderen Elementen des Vakuumröhrenstromkreises.
Zwischen der Anode 14 und der Glühkathode 11 ist durch Kondensator 18 und Widerstand 19 ein Weg von niederer Impedanz vorgesehen.
Man sieht daher, dass zwei Stromwege parallel zwischen der Klemme der Batterie 10, die mit der Kathode und der Klemme des Widerstandes 13, der mit der Anode verbunden ist, vorgesehen sind. Einer
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Widerstand 19. Der Strom, der über den Entladeraum fliesst, besteht aus zwei Komponenten, einer Gleichstrom-und einer Wechselstromkomponente. Der Strom über 18 und 19 enthält nur eine Wechselstromkomponente.
Diese verschiedenen Komponenten stammen von der Batterie 10, aber die zwei Wechselstromkomponenten in den dazu gehörigen parallelen Zweigen sind jederzeit von derselben Amplitude, und die Schwingungen können so betrachtet werden, wie wenn sie in dem Stromkreis 18. 19, 11, 14. 6 und 7
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einen grossen Teil der totalen Raumstromkreisimpedanz bildet, so wird nicht nur der Gesamtstrom im wesentlichen konstant erhalten, sondern auch die Gleichstromkomponente wird trotz kleiner Schwankungen in der Impedanz der Batterie oder des Raumstromweges konstant erhalten. Es folgt daher, dass auch die Wechselstromkomponente konstant sein muss.
Der Kondensator 18 hat eine grosse Kapazität, der grösste Betrag der Impedanz dieses Stromweges fällt auf den Widerstand 19, dessen Impedanz unabhängig von der Frequenz der erzeugten Schwingungen ist. Der Spannungsabfall am Widerstand 19 kann daher benützt werden, um die erzeugten Schwingungen auf den Aufnahmestromkreis 28 des Verstärkers. ä aufzudrücken. Die in demletzteren verstärkten Schwin- gungen werden im Abgabestromkreis 24 durch den Transformator 25 auf irgendwelche geeignete Sendeoder Empfangseinrichtung aufgedrückt. Die Höhe der Spannung, die dem Verstärker A aufgedrückt wird. kann durch den einstellbaren Kontakt 26 reguliert werden.
Der Verstärker 2. 3 hat die besondere Eigenschaft, dass er Strom nur in einer Richtung durchlässt.
Obgleich er daher zur Verstärkung der Schwingungen vom Generator 4 und zum Aufdrücken derselben auf den abgehenden Stromkreis 27 dient, so gestattet er nicht, dass Strom in entgegengesetzter Richtung. d. h. vom abgehenden Stromkreis zurück zum Generator fliesst. Der abgehende Stromkreis kann daher nicht auf den Generator rückwirken und so Verzerrungen der Wellenform jener Schwingungen hervorrufen, die zufolge der Schwankungen oder Änderungen der Belastung in diesem Stromkreise erzeugt werden.
Der Kondensator 18 ist in bekannter Weise eingeschaltet, um den Gleichstrom am Durchgange durch den den Widerstand 19 enthaltenden Zweigstromkreis zu verhindern. Die Spannungsquelle 10 kann auch als Anodenbatterie für den Verstärker 23 benutzt werden. Eine Drosselspule 28 ist in üblicher Weise eingeschaltet, um die Hochfrequenzströme am Durchgange durch die Batterie 10 zu verhindern. In bekannter Weise verhindert ein Kondensator 29 den Gleichstrom, über die Primärwicklung des Transformators 25 zu fliessen.
InFig. 2 ist ähnlichwie in der Fig. l ein Schwingungsgenerator mit einem evakuierten Gefässe G (4), die Rückkopplung zwischen den Wicklungen 6 und 5 und die Kapazität 7 vorgesehen. 1. 3 ist der grosse Widerstand und 10 die Anodenbatterie. Für die Hochfrequenzschwingungen ist ein Nebenschluss vorgeschen. der die Spule. 32 und Kapazität 3. 3 enthält. Der Spannungsabfall an den Klemmen der Spule. 32 wird auf den Empfängerkreis (' 35) der Röhre 36 aufgedrückt, die wie ein Ventil wirkt und Rückwirkungen des abgehenden Stromkreises auf den Schwingungsgenerator verhindert.
Die in der Röhre A (. 36) verstärkten Schwingungen werden durch den Transformator 39 auf eine Anzahl von abgestimmten Stromkreisen aufgedrückt. Da die Impedanz der Spule. 32 mit der Frequenz wächst, so folgt. dass die Oberschwingungen, die durch die Röhre 4 erzeugt werden. mit höherer Spannung. der Röhre 36 aufgedrückt werden als die Grundschwingung, so dass die Sekundärspule-H des Transformators 39 die Grundschwingungen und ihre zugehörigen harmonischen Oberschwingungen in nahezu gleicher Stärke aufnimmt. Wenn nun die Kapazität 42 und Spule 43 von solchem Werte sind, dass nur Schwingungen der Grundfrequenz durchgehen können, dann wird, wie bekannt. der Stromkreis 45. der auf die Frequenz abgestimmt ist, nur Schwingungen dieser Frequenz durch den Transformator 46 erhalten.
Wenn die Kapazität 48 und Induktanz 49 auf die erste harmonische Abstimmung 2/* abgestimmt
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ist, dann wird der abgestimmte Stromkreis 50, Schwingungen nur von der Frequenz 2f aufnehmen. In gleicher Weise kann der abgestimmte Stromkreis 52 so bemessen werden, dass er nur Schwingungen von der Frequenz 3f aufnimmt, und dies geht so fort für die andern auf die höheren harmonischen Schwingungen abgestimmten Stromkreise.
Die Vorrichtung dient daher als Generator für die höheren harmonischen Schwingungen, die für irgendeinen gewünschten Zweck benutzt werden können, indem sie beispielsweise als Trägerwellenschwin- gungen für Niederfrequenzzeichen bei einem Signalsystem dienen.
Der Kondensator 33 hindert den Gleichstrom der Spannungsquelle 10 am Durchgange durch die Induktanz 32 und die Drosselspule 54 hindert die erzeugten Schwingungen am Durchgange durch den die Anodenbatterie 10 und Widerstand 13 enthaltenden Stromkreis. Der Kondensator 37 verhindert, dass die Anodenbatterie 10 über die Primärwicklung des Transformators 39 kurzgeschlossen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen hoher Frequenz mittels Elektronenröhre in Rückkopplungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stromkreis der Anodenstromquelle ein hochohmiger Widerstand von solchem Werte gelegt ist, dass der Raumstrom der Röhre praktisch konstant bleibt und unabhängig ist vom jeweiligen Schwingungszustand der Röhre, den Spannungs- änderungen in der Anodenbatterie und den Änderungen der Impedanz der Röhre und dass ein Stromweg von niederer Impedanz für Wechselstrom parallel dem Wege für den Raumstrom vorgesehen ist, zum Zwecke, bei gegebener Einstellung der Röhre und der ihr zugeordneten Stromkreise Schwingungen konstanter Amplitude zu erzeugen.