DE1143241B

DE1143241B - Verfahren und Anordnung zur Erzeugung von Spannungen mit verschiedenen Frequenzen

Info

Publication number: DE1143241B
Application number: DET21332A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter John
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-12-23
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1963-02-07
Also published as: GB981052A

Description

Verfahren und Anordnung zur Erzeugung von Spannungen mit verschiedenen Frequenzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Spannungen mit voneinander verschiedenen Frequenzen, wobei benachbart liegende Frequenzen einen Frequenzabstand f1 gegeneinander aufweisen.
Spannungen mit Frequenzen der beschriebenen Verteilung werden für die verschiedensten Zwecke gebraucht, so z. B. als Eichspannungen für Frequenzmesser, Empfänger usw., zur Frequenzaufbereitung bei Vielkanalgeräten und zu anderem mehr.
Bisher verwendete man zur Gewinnung von Spannungen mit der genannten Frequenzverteilung Vervielfachen, oder aber man nutzte die Oberwellen einer Impulsreihe aus.
Zweck der Erfindung ist es, ein gegenüber den genannten Verfahren noch einfacheres Verfahren zur Erzeugung der Spannungen anzugeben. Dieses. ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingkreis oder ein entsprechendes Resonanzgebilde, der (das) auf eine Resonanzfrequenz f2 abgestimmt ist, periodisch mit Hilfe einer im Takte der Frequenz 11 gesteuerten und bei einem entsprechenden Arbeitspunkt betriebenen Tunneldiode während eines Teils der Periode 1/f1 bis zur Schwingungserregung (12) entdämpft und in dem anderen Teil wenigstens näherungsweise kurzgeschlossen wird.
Man nutzt bei der Erfindung somit eine Eigenschaft der Tunneldiode in besonders vorteilhafter Weise aus. Dieses Verfahren hat den sehr großen Vorteil, daß die Genauigkeit und damit die Konstanz der Frequenz f2 keine Rolle spielt, da diese Frequenz im entstehenden Spektrum überhaupt nicht auftritt. Es genügt somit, die Frequenz f1 zu stabilisieren, was man z. B. durch die Verwendung eines Quarzes erreichen kann. Das Verhältnis der Frequenzen fllf2 ist praktisch beliebig. Nach einem kleinen Wert des Verhältnisses hin ist keine Grenze gesetzt, und auch bei einem Verhältnis der Frequenzen f1 : f2 = 1 : 2 ergaben sich vollbefriedigende Ergebnisse. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren noch aus folgendem Grund: Die Amplituden der entstehenden Spannungen mit den verschiedenen Frequenzen (Vielfache von 11) sind in der Umgebung der Frequenz f2 besonders groß, d. h., der wesentliche Oberwellenenergieanteil ist in der Umgebung der Frequenz f2 konzentriert.
Man hat es somit durch Wahl der Frequenz 12 und des Tastverhältnisses in der Hand, die wesentliche Oberwellenenergie in das gewünschte bzw. benötigte Frequenzband zu legen. Die Erkenntnis, die der Erfindung zugrunde liegt, nämlich daß die Frequenz f2 im entstehenden Spektrum nicht auftritt, macht man sich bereits z. B. bei Klystronoszillatoren zunutze. Auch hier wird der Schwingkreis zeitweise entdämpft, so daß er schwingt. Nach dem Abschalten klingt dann die Schwingung ab. Um jedoch zu verhindern, daß beim nächsten Einschalten kohärentes Anschwingen auftritt (kohärentes Anschwingen des neuen Schwingungszugs der Frequenz f2 hätte zur Folge, daß auch die Frequenz f2 und deren Oberwellen sowie Kombinationsschwingungen im Spektrum erscheinen), muß jedoch hier die Frequenz 11 sehr viel kleiner als die Frequenz f2 sein (z. B. kleiner als 1/1000 f2). Hierdurch ist diese beschriebene Anordnung auf spezielle Anwendungen beschränkt. Gegenüber diesem Verfahren hat jedoch die Erfindung den Vorteil, daß bereits mit einem Verhältnis der Frequenz f1 : 12 von 1 : 2 gearbeitet werden kann.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Schwingkreis mit der Resonanzfrequenz f2, der durch die Tunneldiode 1 kurzgeschlossen bzw. entdämpft werden soll, besteht aus der Induktivität 2 und der Kapazität 3. Über die Klemmen 4 und 5 wird der Gleichstrom zur Einstellung des Arbeitspunkts der Diode 1 eingespeist. Dem Gleichstrom überlagert sich nun der aus dem Schwingkreis, bestehend aus der Induktivität 6 und der Kapazität 7, ausgekoppelte Strom der Frequenz f, Hierdurch wird je nach Wahl des Arbeitspunktes der Diode 1 der Schwingkreis mit der Resonanzfrequenz f2 während eines Teils der Periode 1/f1 entdämpft und in dem anderen Teil kurzgeschlossen. Die Diodenkennlinie ist in der Fig.2 dargestellt. Sie ist hier in Bereiche a, b und c unterteilt. Der Arbeitspunkt ist in der Nähe des Punktes 9 zu wählen (je nach dem gewünschten Tastverhältnis). Liegt er genau beim Punkt 9, so wirkt die Diode 1 während einer halben Periode der Frequenz f1 entdämpfend, während sie während der anderen halben Periode den Schwingkreis kurzschließt. Der aus dem Schwingkreis mit der- Resonanzfrequenz f1 ausgekoppelte Strom steuert also die Diode periodisch von dem Kennlipienbereich,. a in den Bereich b, wieder zurück usw. Hierbei entsteht dann der in Fig. 3 dargestellte Schwingungsverlauf (Auskopplung bei 8 in Fig.1). Das zugehörige Frequenzspektrum ist in Fig. 4 (Prinzipdarstellung) dargeste,11t; wobei die Lage der Frequenz f, durch Strichelung angedeutet ist. Man erkennt, daß der wesentliche Energieanteil der Oberwellen in der Umgebung. der Frequenz f2 liegt.
Für die Leitwerte der Schaltung -gemäß Fig. 1 gilt folgende Bedingung: ü2brpl > -a > 9p2.
Hierbei ist up, der Leitwert des Schwingkreises mit der Resonanzfrequenz f1, a der Leitwert der Diode und up, der Leitwert des Schwingkreises mit der Resonanzfrequenz f2. Außerdem ist ü das durch die Ankopplung des Schwingkreises mit den Gliedern 6 und 7 gegebene Übersetzungsverhältnis. Man muß außerdem up, derart wählen, daß Sinusschwingungen und keine Kippschwingungen entstehen.
Der Schwingkreis, bestehend aus den Gliedern 6 und 7, ist Teil eines Oszillators, der zum Zwecke der Frequenzkonstanz z. B. quarzstabilisiert oder in sonstiger Weise stabilisiert sein kann. Die Einkopplung kann auch aperiodisch erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist äußerst billig und einfach und kann zur Herstellung von Eich-Spektren bis in das Mikrowellengebiet benutzt werden. Auch kann man es zur Erzeugung von Frequenzen mit gleichem Abstand voneinander in einem bestimmt vorgegebenen Frequenzbereich benutzen. Diese Anwendung ist z. B. für die Frequenzaufbereitung von Interesse.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung von Spannungen mit voneinander verschiedenen Frequenzen, wobei benachbart liegende Frequenzen einen Frequenzabstand f1 gegeneinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingkreis oder ein entsprechendes Resonanzgebilde, der (das) auf eine Resonanzfrequenz f2 abgestimmt ist, periodisch mit Hilfe einer im Takte der Frequenz f1 gesteuerten und bei einem entsprechenden Arbeitspunkt betriebenen Tunneldiode während eines Teils der Periode 1/f1 bis zur Schwingungserregung (f2) entdämpft und in dem anderen Teil wenigstens näherungsweise kurzgeschlossen wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunneldiode parallel zu dem Schwingkreis mit der Resonanzfrequenz f2 eingeschaltet ist und daß Mittel zur Einkopplung der Steuersignale (Gleichstrom zur Arbeitspunkteinstellung und Strom mit der Frequenz f1) in dem Parallelkreis vorgesehen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Herstellung eines Eichspektrums.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Herstellung eines Frequenzspektrums in einem bestimmten Frequenz-Bereich z. B. zum Zwecke der Frequenzaufbereitung in der Weise, daß die Frequenz f2 sowie das Tastverhältnis (Verhältnis der Entdämpfungszeit zur Kurzschlußzeit) entsprechend gewählt werden.