DE403655C - Einrichtung zur Erzeugung von Oberschwingungen mittels Vakuumroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischen Oberschwingungen einer gegebenen Grundfrequenz. Sie nutzt einmal die bekannte verzerrende Wirkung der Elektronenröhre aus, wenn auf einem Teil der Charakteristik gearbeitet wird, der den sogenannten Sättigungsknick einschließt, und bewirkt zweitens durch Einschaltung eines hohen äußeren Widerstandes eine Veränderung der Charakteristik, die besonders geeignet zur Erzeugung der Oberwellen und wesentlich günstiger ist als eine Charakteristik ohne großen äußeren Widerstand, bei der der Sättigungsknick bekanntlich nicht besonders scharf ist.

Abb. ι mit der Kurve 1 zeigt die normale Kennlinie einer Röhre, Abb. 2 mit Kurve 2 die Charakteristik mit hohem äußeren Widerstand; Abb. 3 zeigt mit Kurve 5 die Verzerrung einer sinusförmigen Welle 4, die dem Gitterkreis aufgedrückt wird, und Abb. 4 zeigt die Schaltung einer Anordnung, die zur Oberwellenerzeugung gemäß der Erfindung besonders geeignet ist.

Für die Oberwellenerzeugung ist wichtig, daß die eine Hälfte der aufgedrückten Sinuswelle möglichst wenig verzerrt, die andere Hälfte stark verzerrt übertragen wird, wie dies aus der Abb. 3 ersichtlich ist. Der dann entstehende Anodenstrom ist von einer Wellenform, die neben der gegebenen Grundfrequenz gerade und ungerade Oberschwingungen in etwa gleichem Verhältnis enthält, welche bei der weiteren Übertragung im Ausgangskreis getrennt werden können. Für die angegebene Verzerrung bzw. unverzerrte Übertragung ist notwendig, daß die eine Hälfte der

Sinuswelle auf einem Teil der Charakteristik arbeitet, der ganz oder nahezu geradlinig verläuft, während die andere Hälfte auf einem Teil der Charakteristik arbeitet, der horizontal verläuft. Der Übergang zwischen beiden Teilen muß ein möglichst plötzlicher sein, d. h. die Charakteristik muß einen scharfen Knick aufweisen.

Die große Schärfe des Knicks wird durch ίο Einschaltung eines hohen äußeren Widerstandes erzielt. Diese Wirkung des hohen äußeren Widerstandes ist unabhängig vom Sättigungsknick vorhanden und würde selbst dann noch vorhanden sein, wenn die Kennlinie der Röhre eine völlig geradlinige wäre. Durch ein einfaches beliebiges Zahlenbeispiel läßt sich dies leicht nachprüfen. Aber auch ohne Rechnung wird die Wirkung klar, wenn man beachtet, daß ein hoher äußerer Widerstand den Strom im Anodenkreis nahezu allein bestimmt, solange der innere Röhrenwiderstand relativ klein ist. Das ist aber für den größten Teil der Kennlinie der Fall, wenn der äußere Widerstand genügend groß ist. Erst im im- j teren Teil der Kennlinie, wenn der innere ■ Röhrenwiderstand die Größenordnung des äußeren erreicht, fällt der Strom schnell auf XuIl ab. Der Knick muß naturgemäß um so | schärfer werden, je größer der äußere Wider- ! stand ist. j

Die Anodenspannung wird .zweckmäßig so gewählt, daß der durch den hohen Widerstand j bestimmte Maximalwert des Stromes gleich ; der Sättigungsstromstärke ist, wodurch die Schärfe des Knicks noch erhöht wird. Notwendig ist dies jedoch nicht, denn, wie bereits j gesagt, ist der Strom oberhalb des Knicks fast ! nur durch den äußeren Widerstand bedingt, j d. h. konstant. Die Charakteristik verläuft also ! bei hohem äußeren Widerstand oberhalb des 1 Widerstandsknicks sehr bald horizontal, auch j wenn der Sättigungsstrom noch nicht erreicht ist.

Aus derKurvei, welche-die normaleCharak- ' teristik eines Elektronenrelais veranschaulicht, j ist zu sehen, daß längs eines verhältnismäßig kurzen Teiles der Kurve, in der Gegend, welche i das Nullpotential am Gitter darstellt, eine ge- j gebene Änderung des Gitterpotentials in der | negativen und 'der positive! Richtung gleiche i Schwankungen im Anodenstrom über und un- j ter einem Mittelwert hervorrufen wird. Bei hoher Gittervorspannung oder wenn das ι Gitterpotential über einen verhältnismäßig ; weiten Bereich variiert wird, werden die ι Schwankungen des Anodenstromes diesen Variationen nicht mehr genau entsprechen. Diese ; Tatsache kann ausgenutzt werden, um einen '· nicht sinusförmigen Anodenstrom bei Zufüh- ■ rung einer sinusförmigen elektromotorischen : Kraft von genügender Stärke zu erhalten. !

Die Erfindung ermöglicht es, eine Charakteristik nach Art der in Abb. 2 dargestellten Kurve zu erhalten, in welcher die Verzerrung sehr ausgeprägt ist und die zur Erzeugung von Oberschwingungen besonders geeignet ist wegen der plötzlichen Biegung im Teil der Kurve bei A. Der Grund für diese Bie'gung ^m der Kurve ist anscheinend nicht der, daß alle auftretenden Elektronen als Stromträger gebraucht werden, sondern der, daß der innere Widerstand auf solch einen Wert reduziert worden ist, daß der größere äußere Wider- \ stand in der Beeinflussung der Amplitude des Anodenkreises überwiegt.

Wenn die Röhrenimpedanz am geringsten ist, d. h. wenn der Strom seinen größten Wert hat, so wird der Strom hauptsächlich durch den äußern Widerstand bestimmt, welcher im wesentlichen aus dem hohen Widerstand 25 besteht. Ferner ist, wenn die Röhrenimpedanz ihrem niedrigsten Werte sich nähert, die Änderung der Impedanz mit der Gitterspannung gering, so daß für einen großen Teil der aufgedrückten Welle nahe dem Wellenberg der positiven Gitterspannung eine verhältnismäßig geringe Änderung der Röhrenimpedanz vorliegt. Dies ergibt sich aus der Form der Kurve ι in Abb. 1 in der Xähe des oberen Teils. Hieraus resultiert, daß der Anodenstrom bei einem beträchtlichen Teil der positiven halben Eingangswelle hauptsächlich bestimmt wird durch die äußere Impedanz, deren größter Teil aus dem hohen Widerstand 25 besteht. Er kann nicht über einen Grenzwert hinaus anwachsen, der durch diesen äußeren Widerstand bestimmt wird, und er nähert sich sehr rasch diesem Wert, wenn die Röhrenimpedanz auf einen niedrigen Betrag verringert wird.

In Abb. 3 werden die Charakteristik 3 und eine Kurve 5 gezeigt, welche die Wellenform angibt, die im Anodenkreis erzeugt wird, wenn dem Gitter ein Potential von Sinusform, wie es die gestrichelte Kurve 4 zeigt, aufgedrückt wird. Es ist hieraus zu ersehen, daß der Teil der Kurve 5 unterhalb der Xullinie wesentlich sinusförmig ist, während der obere Teil stark verzerrt ist. Analysiert man die erzeugte Welle, so wird man finden, daß diese sowohl gerade wie ungerade Oberschwingungen in etwa gleichem Verhältnis enthält.

In Abb. 4 ist gezeigt, wie der Strom von einem Sinuswellenerzeuger 6 über die Leitung 7 den Primärwindungen eines Transformators zugeführt wird, dessen Sekundärwindungen 9 mit den Zugangsklemmen eines Röhren Verstärkers 10 verbunden sind. Der Verstärker 10 besteht aus einer Vakuumröhre mit dem Glühdraht 11 oder einer anderen Elektronenquelle, der Anode 12 und dem

Gitter 13. Eine Batterie 14 kann verwendet werden, um die Gittervorspannung einzustellen. Der Glühdraht 11 wird durch einen Strom von der Batterie 15, der durch den variablen Widerstand 16 reguliert werden kann, zum Glühen gebracht. Den Anodenstrom liefert die Batterie 17, die mit dem Glühdraht 11 und der Anode 12 durch die Selbstinduktion 18 verbunden ist, die der Wechselstromkomponente den Durchgang versperrt. Der aus dem Verstärker 10 austretende Strom wird durch einen Kondensator 19 von großer Kapazität zum Gitter 21 des Oberwellenerzeugers 20 geleitet, welcher eine Glühkathode 22 enthält, die ebenfalls aus der Batterie 15 gespeist wird. Der Schalter 20' gestattet, das Potential des Gitters relativ zur Kathode zu verändern. In der Lage, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, ist dieses Potential des Gitters relativ zum Glühdraht gleich XuII. Es kann positiv und negativ gemacht werden, je nachdem man den Schalter in die eine oder die andere Lage legt. Parallel zu Glühdraht 22 und Gitter 21 ist ein Resonanzkreis 26 gelegt, der aus einer Selbstinduktion und einer Kapazität besteht und der auf die Grundfrequenz abgestimmt ist, so daß er der Grundfrequenz einen praktisch unendlich großen Widerstand darbietet, aber geringen Widerstand für Oberschwingungen besitzt. Die Folge davon ist, daß eine wesentlich reine .Sinuswelle dem Oberschwingungserzeuger 20 aufgedrückt wird. Der Kondensator 19 wirkt als Blockkondensator, um einen Stromfluß von der Batterie 17 durch die Leitung 26 j und zurück durch die Drosselspule 18 zu verhindern.

Der Oberschwingungserzeuger 20 enthält außer dem bereits erwähnten Gitter 21 und Glühdraht 22 eine Anode 23. Der Anodenstrom wird von der Batterie 17 geliefert, die mit dem Glühdraht 22 und der Platte 23 durch die Drosselspule 24, ähnlich der Drosselspule 18, und einem großen Widerstand 25 verbunden ist, der induktiv oder induktionsfrei sein kann. Die Spule 24 kann weggelassen werden, besonders, wenn der Widerstand 25 induktiv ist. Dieser Widerstand 25 ist groß, verglichen mit dem normalen Widerstand der Röhre. Der Widerstand 2K gibt nicht nur die vorteilhafte Charakteristik für die Erzeugung von Oberschwingüngen, sondern er hat auch noch die zusätzliche Funktion, den abgenommenen Strom zu stabilisieren; denn wenn die Röhre stark leitend ist, insbesondere, wenn die Verzerrung stattrindet und deshalb die Oberschwingungen erzeugt werden, ist der Widerstand, den der Strom findet, praktisch gleich dem Widerstand des äußeren Stromteiles, und geringe Schwankungen im Röhrenwiderstand haben dann nur eine zu vernachlässigende Wirkung auf die Erzeugung der Oberschwingungen.

Der Ausgangskreis des Oberwellenerzeugers 20 steht durch den Kondensator 27 von großer Kapazität in Verbindung mit dem Gitter 28 eines Röhrenverstärkers 30, der eine Glühkathode besitzt, die ebenfalls aus der Batterie 15 gespeist wird. Eine Batterie 21 wird gebraucht, um die Gittervorspannung am Gitter 21 einzustellen. Der Kondensator 27 wirkt als Blockkondensator, um einen Strom von der Batterie 17 durch die Leitung 24 und zurück durch die Induktanz 34 zu verhindern. Die Anode 32 des Verstärkers ist mit der Batterie 17 durch die Drosselspule 33 verbunden. Diese wirkt ähnlich wie die Drosselspulen 18 und 24 und verhindert, daß der Strom der Hochfrequenzkomponenten in den Batteriekreis fließt. Eine Induktanz 34 ist parallel zu Glühdraht und Gitter des Verstärkers 30 geschaltet und bietet der Stromkomponete der Grundfrequenz geringen Widerstand, jedoch hohen Widerstand für die Oberschwingungen, welche im äußeren Kreis des Oberschwingungserzeugers 20 auftreten. Die Oberschwingungen werden deshalb dem Verstärker 30 aufgedruckt und werden, nachdem sie den Verstärker passiert haben, durch einen Kondensator 35 von großer Kapazität den Primärwindungen 36 eines geeigneten Transformators zugeführt, dessen Sekundärwindungen 37 mit dem gewünschten Arbeitsstromkreis verbunden werden können.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung von Oberschwingungen mittels Vakuumröhre, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anodenkreis ein hoher Widerstand eingeschaltet ist und Anodenspannung und Gitter-

. vorspannung so gewählt werden, daß die dem Gitterkreis aufgedrückte Welle den Anodenstrom derart beeinflußt, daß die obere Wellenhälfte stark verzerrt, die untere Wellenhälfte nicht oder nur gering verzerrt wiedergegeben wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkreis des Oberwellenerzeugers mit dem Gitterkreis eines Röhrenverstärkers verbunden ist, wobei zwischen Gitter und Kathode der Verstärkerröhre eine Selbstinduktion geschaltet ist, die der Grundfrequenz geringen, den Oberschwingungen hohen Widerstand bietet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.