Verstärkeranlage mit Elektronenröhren.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkeranla ge mit Llektronenröhren zur Speisung von zwei oder mehr Verbrauchern, wie z. B. Antennen, mit Strömen verschiedener relativer Phasenlage.
Bei gerichteten Antennenanlagen, in denen zwei oder mehr Antennen mit Strömen versehiedener relativer Phasenlage gespeist wer derl, ist es gewöhnlich von Wichtigkeit, dass die Grösse und Phasenlage der Ströme sich gegenseitig infolge von Änderungen der Verstärkercharakteristik nicht ändern.
Diese Bedingungen sind insbesondere bei Anlagen für die Navigation von Flugzeugen und Schiffen von Bedeutung, in welchen zwei sich überlappende Felstärke-Diagramme verwendet werden, die auf geeignete rhythmische Weise derart ausgestrahlt werden, dass auf beiden Seiten der den Sehnittpunkt der beiden Diagramme und das Zentrum der Antennen anlage verbindenden Linie ein verschiedenes und leicht zu unterscheidendes Signal ausgestrahlt wird, während auf der Schnittlinie ein I) auersignal erhalten wird.
Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das eine Diagramm jeweils während der Zeitdauer ein es Striches und das andere Diagramm wähI end eines Punktintervalles ausgestrahlt wird, wobei die beiden Ausstrahlungen sieh gegenseitig ablösen.
Es ist unter diesen ITmständen zu empfehlen, dass sämtliche Antennen durch die glei che Verstärkeranlage gespeist werden, um jegliche Phasen- oder Amplitudendifferenz zu vermeiden, die bei Verwendung versehiedener Verstärker zwischen den Antennen auftreten könnte. In vielen Fällen ist dies möglich, aber in einigen Anwendungen war es bisher nicht zu vermeiden, getrennte Ver stärker zu verwenden, wobei dann die oben erwähnten Schwierigkeiten auftraten. Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung einer Anlage, in welcher die Verbraueher, z. B.
Antennen, durch den gleieben Verstärker gespeist werden, wodurch gewisse, durch die Änderung der Röhrenver- stärkerfaktoren des Verstärkers, durch Variationen der Steuergittervorspannungen und durch Sehwankungen der Anodenhoehspannungsspeisung auftretende Störe-ffekte unterdrückt werden.
Eine Verstärkeranlage mit Elektronenröhren zur Speisung mindestens zweier Ver brauelier gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeiehnet, dass zwei Verstärkeranordnungen vorgesehen sind, denen ein Signal ans der gleichen Quelle gleichphasig und gleichzeitig gegenphasig zugeführt wird, wobei eine Phasenversehiebung zwischen den gleichphasig und gegenphasig angelegten Sigiialspannungen besteht und dass die Verbraueherkreise derart mit den Ausgangskrd- sen der beiden Verstärkeranordnungen gekoppelt sind, dass die den gleichphasigen und gegenphasigen Signalspannungen entspreehenden Ausgangsleistungen die genannten Ver braucher getrennt speisen,
wobei der Phasen untersehied zwischen den gleichphasig und gegenphasig angelegten Signalspannungen erhalten bleibt.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Verstärkeranlage gemäss der vorliegenden Erfindung, wie sie bei einem Leitstrahlsystem verwendet wird, um drei Antennen mit verschiedener relativer Phasenlage und Amplitude zu speisen, wobei die Phasen zweier Antennen um 1800 verschoben sind.
Fig. 2 zeigt die Wellenform der in den Endverstärkerstufen auftretenden Spannungen.
In Fig. 1 bezeichnen A und B Verstärkerröhren mit Gittereingangs- und Anodenausgangskreisen in Resonanz mit der Arbeitsfrequenz, wobei die Röhrenkreise derart angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig nur in geringfügiger Weise beeinflussen. Die Speisequellen für Kathode, Gitter und Anode sind nicht dargestellt, da diese für die vorliegende Erfindung keine Bedeutung haben und auf jegliche bekannte Weise verwirklicht werden können. Die Gittereingangskreise der drei Röhren X, 7 und Z sind parallel ge schaltet und werden, wie dargestellt, aus einer gemeinsamen Hoehfrequenzquelle gespeist.
Ein Phasenschiebungs-Netzwerk K ist im Gitterkreis der Röhre Z eingefügt, so dass die Phase der an ihrem Gitter angelegten Spannimg, bezogen auf die den Röhren X und Y zugeführte Schwingung, auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
Es kann nur eine Röhre X bzw. Y gleichzeitig arbeiten, da die Gitter dieser Röhren abwechselnd über eine bei CKS angelegte Tastanlage mit einer Quelle hoher negativer Spannung verbanden sind, die vorzugsweise eine Komplementärtastung mit augenbliek- licher Umschalftrng bewirkt. Wenn also die Röhre X während einer Strichperiode ver stärkt, ist 7 blockiert, während in der folgenden Punktperiode Y verstärkt und die Röhre X blockiert ist.
Die Ausgangskreise der Röhren X und Y sind in Gegentakt geschaltet; sie bestehen aus den Spulen Li und Kapazitä- ten Ci, wobei die Mittelanzapfung der letzteren an die Kathoden der Röhren zllrüekge- führt wird, und die Spulen Li derart geschaltet sind, dass sie die Röhren Ä und B durch die zwischen den Spulen Li und Lo auftretende Kopplung in Gegentakt steuern.
Während die Röhren A und B in Gegentaktsehaltung erregt werden, erhalten sie bei der gleichen Frequenz und gleichzeitig durch die Röhre Z eine Gleiehtaktspeisung iiber ihren Ausgangskreis L2, C2. Die Phasendifferenz zwischen der Gleicht akt- und der Gegentaktspeisung wird durch das Netzwerk IC bestimmt. Die Röhren A und B erhalten auf diese Weise am Gitter eine der Vektoren- summe der Gegentakt- und Gleichtaktspannungen entsprechende resultierende Spannung und verstärken dieselbe zu entspreehenden Spannzungen in den Ausgangskreisen C4Ä.
L4A und C4B und L4B Die Ankopplung der durch die Kapazitäten CO abgestimmten Spulen Ls und der durch die Kapazität C6 abgestimmten Spulen L6 ist derart, dass die an die beiden Antennen P und Q gespeisten Ströme gegeneinander eine Phasendrehung von 1800 aufweisen, während der an die Antenne C gespeiste Strom um einen durch K herbeigeführten Betrag der Phasendrehung von dem an eine Antenne P bzw. Q gespeisten Strom und um 1800 minus diese Phasendrehung gegen die andere Antenne Q bzw. P verschoben ist.
Auf diese Weise wird die allen Antennen gespeiste Leistung von der gleichen Verstärkeranlage (das heisst von A und B) geliefert, so dass jede Änderung der Anodenspannung oder Änderungen der Röhrenkonstanten alle Antennen gleichmässig beeinflussen und daher keine relative Verschiebung der ausgestrahl- ten Feldstärkediagramme, sondern lediglich eine unerhebliche Intensitätsänderung verursachen. Die Verstärkerröhren X, 7 und Z, A und B können auf beliebige Art und Weise betrieben werden, z. B. als C-Verstärker, da Schwankungen der Gittersteuerung den Ausgang nicht beeinflussen. Aus dem gleichen Grund verursacht eine Schwankung in Z keinerlei Änderung der relativen Ausgänge.
Die Röhren X, Y und Z werden vorzugsweise von der gel eichen Anodenspannungsquelle gespeist, so dass Schwankungen auf ein Mindest oaass herabgesetzt werden. Wenn die Röhren in t- oder B-Sehaltung arbeiten, kann, wenn gewünscht, der hochfrequente Eingang mo luliert, und bei der bevorzugten C-Verstärkung können die Röhren 1 und B anoden onoduliert werden.
Ausser den automatisch herbeigeführten relativen Phasenverschiebungen zwischen den Antennen P, Q und C kön nen, wenn gewünscht, weitere Phasenversehie- bungen durch eine Längenänderung der die Antennen speisenden Übertragungsleitungen oder durch die Einschaltung von Phasenschiebungsnetzwerken in der Speisung der ge onsinten Antennen in an sieh bekannter Weise hervorgerufen werden.
In Fig. 2 sind die Amplituden als Ordi- naten über der Zeitachse aufgetragen. Die in den Gitterkreisen der Röhren d und B induzierten Gegentaktspannungen sind mit A' bzw. B' bezeichnet, während die den Röhren A und B gleichzeitig und gleichphasig zugeführte Spannung mit AB' bezeichnet ist. Diese Spannung Ab' hat die gleiche Amplitude wie die Gegentaktspannungen und weist im angenommenen Falle gegenüber diesen eine Phasenverschiebung von + 900 bzw. 900 auf. Die an den Gittern der Röhren A und B angelegten Spannungen sind als die resultierenden Spannungen Ares bzw.
Bres von A' und B' mit AB' in ausgezogenen bzw. punktierten Linien dargestellt; die Anodenspannungen in den Ausgangskreisen L1A, C4A, L4B, C4B verlaufen wie Ares bzw.
Bres. lSs ist leicht ersichtlich, dass diese durch die Überlagerung von zwei Spannungen in Gegentakt und Gleichtakt mit der obengemannten Phasenverschiebung aufgebauten Spannungen Ares bzw. Brs, nach der Verstärkung, durch die Verwendung von Gegentaktund Gleichtaktkreisen in den Ausgangskreisen der Röhren 1 und B wiederum getrennt werden können.
Die Ausgangsspannungen der Röhren A und B müssen den Eingangsspannungen entsprechen, damit die Resultierenden in ihre Komponenten zerlegt werden können. Die Ausgangsspannungen entsprechen den Eingangsspannungen, wenn die Röhren A und B in Ä- oder B-Sehaltung arbeiten. Bei C-Verstärkung wird sogar eine stark verzerrte Ein gangsspannung im Ausgang eine sinusförmige Spannung liefern, so dass diese Art Verstärker nur dann verwendet wird, wenn die Gittereingangsspannungen in dieser Anordnung durchgehend Sinusform aufweisen, in welehem Falle auch durch diese Verstärkungsart Ausgangsspannungen erhalten werden, welche den Gitterspannungen folgen.
Im besonders betrachteten Fall einer in IC (Fig. 1) hervorgerufenen Phasensverschiebung von 900 ist es möglich, eine Antennenanlage in geeigneter Weise für die Verwendung in Navigations- oder Leitstrahlanlagen zu speisen.
Eine zentrale Antenne wird hierbei mit einem Strom konstanter Grösse gespeist und zwei äussere Antennen werden mit -90 und + 90 gegen die zentrale Antenne phasenversehobenen Strömen gespeist, wobei die Phasen der äussern Ströme augenblicklich noll 1800 verschoben werden können, um die gewünschte Änderung des Felddiagrammes zu verhalten.
Die relative Grösse der Ströme kann durch die Regelung der Kopplung zwischen L5 und L4 bzw. L6 und L4 geändert werden.
Wenn die in Gleiehtakt und in Gegentakt geschalteten Kreise wie beschrieben angeord- net sind, findet keine gegenseitige Beeinflus- sung statt, da die durch die benachbarte Gegentaktspule (z. B. L1 oben) in einer Parallelspule (z. B. L2 oben) induzierte Spannung durch eine Gleiche in der untern L2- Spule induzierte Spannung kompensiert wird, während eine Beeinflussung im Gegensinne sieh auf ähnliche Weise anfhebt.
Die obenstehende Beschreibung erklärte den Fall einer Antennenanlage, bei der Mo- mentantastung erforderlich ist. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die beschriebene Anordnung in gleicher Weise auf Anlagen angewendet werden kann, bei denen eine konstante Strahlung stattfindet und mindestens zwei Antennen auf diese Weise gespeist werden.
Eine der Röhren X oder Y kann dann wegge lassen werden. Wenn beispielsweise zwei Antennen vorhanden sind, so wird eine durch die Gleiehtaktspulen Lg und die andere durch die Gegentaktspulen L5 gespeist, in welchem Falle die Kapazität Cs nicht geteilt zu werden braucht. Für drei Antennen kann die beschriebene Schaltung dann verwendet werden, wenn zwei der Antennen um 1800 phasenverschoben gespeist, oder wenn, wie bereits erwähnt, Anpassungsnetzwerke oder -leitungen eingeführt werden. Vier Antennen können in ähnlicher Weise beispielsweise in Paaren gespeist werden, wobei die Spulen L5 das eine Paar und die Spulen Lg das andere Paar speisen.
Wenn gewünscht, können ähnliche Tastanordnungen für die Gleichtaktsp eisung vorgesehen werden. In diesem Falle könnte ein geteilter Speisekreis vorgesehen und zwei Röhren, statt der einen Röhre Z, mit einer wie für die Röhren X und Y beschriebenen Tastanordnimg verwendet werden. Die gleichtakt- und gegentaktspeisenden Tastkreise können dann gleichzeitig angewendet werden.
Obwohl das Phasensehiebungsnctzwerk K im Gitterkreis der Röhre Z dargestellt ulrde, kann es ebensogut im Anodenkreis derselben geschaltet werden. Es ist ein weiterer Vorteil der Schaltung, dass eine Phasendrehnng der Antennenströme in Stromkreisen kleiner Leistung hervorgerufen werden kann, wodurch eine Steuerung leicht durchzuführen ist.
Obwohl in der Beschreibung durchgehend angenommen wurde, dass die Ausgangsleistung als Speisung für eine Antennenanlage zu verwenden sei, soll dies keine Beschrän- kung der Erfindung darstellen, da eine beliebige Verbrauchereinrichtung vorgesehen werden kann. Die Erfindung kann ausserdem bei Schaltungen angewendet werden, die andere Frequenzen als Hochfrequenz verwen- den.