DE4431381C2 - Einen selbsterregten Hochfrequenzgenerator bildende elektronische Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektronischen Schalt­ kreise und befaßt sich mit der schaltungstechnischen Ausge­ staltung eines selbsterregten Hochfrequenzgenerators, bei dem im Anodenstromkreis einer gittergesteuerten Elektronenröhre ein auf die Betriebsfrequenz abgestimmter Schwingkreis und ein weiterer, auf das Dreifache der Betriebsfrequenz abge­ stimmter Schwingkreis angeordnet sind und bei dem zur Rück­ kopplung von Leistung aus dem Anodenstromkreis an das Steuer­ gitter eine Rückkopplungsschaltung vorgesehen ist.

Elektronische Schaltkreise in Form von selbsterregten Hoch­ frequenzgeneratoren sind seit langem Stand der Technik ("Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", Verfasser: Meinke & Gundlach, Springer-Verlag, 1956, Seiten 955 bis 957/1992, Seite M76/77). Die Rückkopplung von Leistung aus dem Anoden­ stromkreis an das Steuergitter kann dabei auf unterschiedli­ che Weise erfolgen, beispielsweise mittels der sogenannten Meißnerschaltung, die aus einer frequenzunabhängigen Trans­ formatorrückkopplung in Kombination mit einem im Anodenstrom­ kreis angeordneten Schwingkreis besteht oder auch mittels ei­ ner Gegentaktschaltung mit kapazitiver Spannungsteilung. Bei der Ausgestaltung solcher elektronischer Schaltkreise ist man u. a. bemüht, bei der mit diesen Schaltkreisen verbundenen Um­ wandlung von Gleichstromleistung in Wechselstromleistung ei­ nen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Dies wurde bis­ her in der Praxis durch einen sogenannten Klasse-C-Betrieb (kleiner Stromflußwinkel) und durch Realisierung eines mög­ lichst unverfälschten sinusförmigen Wechselspannungsverlaufes an der Anode und der gesteuerten Elektrode der verwendeten gittergesteuerten Röhre erreicht.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Hochfrequenzgenerato­ ren hat man bereits vorgeschlagen, in dem Anodenstromkreis einen oder mehrere weitere Schwingkreise anzuordnen, die auf die dritte Harmonische bzw. auf die dritte und die fünfte Harmonische der Grundfrequenz abgestimmt sind, und die Rück­ kopplung von Leistung aus dem Anodenkreis an das Steuergitter mit Hilfe eines Verstärkers oder mittels einer Diode und zu­ sätzlicher Gegenspannungsquelle so vorzunehmen, daß das Git­ ter mit einer angenäherten Rechteckspannung angesteuert wird (DE-PS 4 04 179; "Elektronik", 1956, Seiten 136 bis 138).

Im übrigen gehört es auf dem Gebiet der Verstärkertechnik, insbesondere bei Rundfunksendern, an sich zum Stand der Technik, den Wirkungsgrad des Verstärkerbetriebes u. a. durch gezielten Zusatz der dritten Harmonischen zur Grundwelle zu erhöhen. Dieser sogenannte 3-H-Betrieb bzw. D-Betrieb ist in der einschlägigen Literatur mehrfach beschrieben (u. a. BBC- Mitteilungen 7-80, Seiten 444 bis 448, DE-PS 5 95 408).

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den schaltungstechnischen Aufwand für die Rückkopplung von Leistung aus dem Anodenstromkreis an das Steuergitter zu verringern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß im Steuergitterstromkreis ein Schwingkreis angeordnet ist, dessen Resonanzfrequenz ebenfalls das Dreifache der Be­ triebsfrequenz beträgt, wobei zur Rückkopplungsschaltung ge­ hörende Bauelemente zugleich Bauelemente des im Steuergitter­ stromkreis angeordneten Schwingkreises sind.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Schaltungsanordnung werden für die Rückkopplung lediglich passive Schaltelemente eingesetzt, d. h. der Rückkopplungsweg ist selbstlaufend und selbststabilisierend.

Bei Verwendung einer Meißnerschaltung zur Ankopplung des Steuergitters an den auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Anodenschwingkreis mittels eines Transformators wird in Wei­ terbildung der Erfindung die Rückkopplungsschaltung so ge­ staltet, daß die Sekundärwicklung des Transformators wenig­ tens eine Teilinduktivität des im Steuergitterstromkreis an­ geordneten Schwingkreises bildet. - Bei einem als Gegentakt­ generator ausgebildeten Hochfrequenzgenerator, bei dem die jeweilige Rückkopplungsschaltung aus einem kapazitiven Span­ nungsteiler besteht, der von der Anodenspannung der jeweili­ gen Gegentaktseite gespeist wird, wird dagegen die Rückkopp­ lungsschaltung so gestaltet, daß parallel zu der der Steuer­ gitter-Kathoden-Strecke zugeordneten Teilerkapazität ein in­ duktiver Widerstand vorgesehen ist, der die Teilerkapazität zu einem Schwingkreis mit einer das Dreifache der Betriebs­ frequenz betragenden Resonanzfrequenz ergänzt.

Um beim Betrieb des Hochfrequenzgenerators auch nach einer Frequenzdrift der Grundwelle den gewünschten annähernd recht­ eckförmigen Spannungsverlauf wieder zu erhalten, können die auf das Dreifache der Betriebsfrequenz abgestimmten zusätz­ lichen Schwingkreise mit einer Nachstimmeinrichtung versehen sein. Zusätzlich oder alternativ können beide oder eine der beiden zusätzlichen Resonanzstellen auch stark gedämpft und breitbandig ausgeführt sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der neuen Schaltungsanordnung sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einer modifizierten Meißnerrückkopplung und

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer modifizierten Gegentaktschaltung.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ist im Anodenstrom­ kreis der Triode T ein Parallelschwingkreis angeordnet, der aus der Induktivität L_A1 und der Kapazität C_A1 besteht und auf die Betriebsfrequenz f₁ abgestimmt ist. Die Induktivität L_A1 ist Teil eines Übertragers, dessen Sekundärspule L_G31 im Gitterstromkreis der Triode T liegt. Mit Hilfe dieser Sekun­ därspule erfolgt eine Rückkopplung von Leistung aus dem Anodenstromkreis an das Steuergitter. Parallel zu der Sekun­ därspule L_G31 sind eine Kapazität C_G3 sowie eine weitere Induktivität L_G32 angeordnet. Die beiden Induktivitäten L_G31 und L_G32 bilden zusammen mit der Kapazität C_G3 einen Pa­ rallelschwingkreis, der auf das Dreifache der Betriebsfre­ quenz f₁ abgestimmt ist. - Ein gleichartiger, d. h. ebenfalls auf das Dreifache der Betriebsfrequenz abgestimmter Parallel­ schwingkreis ist zusätzlich im Anodenstromkreis angeordnet und besteht aus der Induktivität L_A3 und Kapazität C_A3. - Die Schaltungsanordnung enthält im übrigen in üblicherweise in der Anodenzuführung eine Drosselspule D_A sowie nicht näher bezeichnete Kondensatoren zur Abblockung von Gleichspannungen und zum Kurzschluß von Wechselspannungen. Auch ist das Steu­ ergitter der Triode in üblicherweise über einen Widerstand R_G mit der auf Masse liegenden Kathode verbunden.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 zeigt die eine Hälfte einer an sich zur Mittellinie M_L symmetrisch ausgebildeten Gegentaktschaltung. Gemäß der Darstellung ist zwischen den Anoden der beiden Trioden T ein auf die Betriebsfrequenz f₁ abgestimmter Schwingkreis angeordnet, zu dem u. a. die Induk­ tivität L_A1 und die beidseits angeordneten Kapazitäten C_A1 gehören. Zur Rückkopplung von Leistung aus dem Anodenstrom­ kreis an die Steuergitter der beiden Trioden sind zwei kapa­ zitive Spannungsteiler vorgesehen, die aus der Kapazität C_K1 und der Kapazität C_K2 bestehen. Die Teilerkapazität C_K2 besteht dabei wenigstens teilweise aus der internen Röhrenka­ pazität zwischen Gitter und Kathode (Fußpunktkapazität). - Im Anodenstromkreis jeder Röhre ist weiterhin ein Parallel­ schwingkreis angeordnet, der auf das Fünffache der Betriebs­ frequenz f₁ abgestimmt ist und aus der Induktivität L_A5 und der Kapazität C_A5 besteht. Parallel dazu kann ein Dämpfungswi­ derstand R_A5 angeordnet sein. - Im Gitterstromkreis ist ebenfalls ein Parallelschwingkreis angeordnet, der aus der Kapazität C_G5 und der Induktivität L_G51 sowie einer durch die Schaltungsanordnung bedingten, nicht näher bezeichneten Leitungsinduktivität L_G52 besteht. Die der Schaltungsanord­ nung innewohnenden und in Form diskreter Bauelemente zusätz­ lich erforderlichen Induktivitäten und Kapazitäten müssen in üblicherweise meßtechnisch ermittelt werden. - Auch der im Gitterstromkreis angeordnete auf die Betriebsfrequenz f₅ abgestimmte Schwingkreis kann mit Hilfe eines Dämpfungswider­ standes R_G5 zusätzlich bedämpft sein. - Die im übrigen wei­ terhin vorgesehenen Drosseln D_A und D_G sowie nicht näher bezeichnete Kapazitäten dienen in bekannter Weise dem Ab­ blocken bzw. Kurzschließen von Hochfrequenz und -Gleichspan­ nungen.

Claims (5)

1. Einen selbsterregten Hochfrequenzgenerator bildende elek­ tronische Schaltungsanordnung mit einer gittergesteuerten Elektronenröhre, einem im Anodenstromkreis liegenden, auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Schwingkreis, mit einer Rückkopplungsschaltung zur Rückkopplung von Leistung aus dem Anodenstromkreis an das Steuergitter und mit einem weiteren im Anodenstromkreis angeordneten Schwingkreis (L_A3, C_A3), dessen Resonanzfrequenz das Dreifache der Betriebsfrequenz (f₁) beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuergitterstromkreis ein Schwingkreis (L_G31, L_G32; C_G3) angeordnet ist, dessen Resonanzfrequenz (3f₁) ebenfalls das Dreifache der Betriebsfrequenz (f₁) beträgt, wobei zur Rückkopplungsschaltung gehörende Bauelemente (L_G31) zugleich Bauelemente des im Steuergitterstromkreis angeordne­ ten Schwingkreises sind.

2. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter an den auf die Betriebsfrequenz abge­ stimmten Anodenschwingkreis mittels eines Transformators (L_A1, L_G31) angekoppelt ist (Meißnerschaltung) und daß die Sekundärwicklung (L_G31) des Transformators wenigstens eine Teilinduktivität des im Steuergitterstromkreis angeordneten Schwingkreises bildet.

3. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Gegentaktgenerator ausgebildeten Generator, bei dem die jeweilige Rückkopplungsschaltung aus einem kapa­ zitiven Spannungsteiler (C_K1, C_K2) besteht, der jeweils von der Anodenspannung der Gegentaktseite gespeist wird, parallel zu der der Steuergitter-Kathoden-Strecke zugeordneten Tei­ lerkapazität (C_K2) ein induktiver Widerstand (L_G51) vorgese­ hen ist, der die Teilerkapazität zu einem Schwingkreis mit einer das Mehrfache der Betriebsfrequenz betragenden Reso­ nanzfrequenz (5f₁) ergänzt.

4. Hochfrequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Dreifache der Betriebsfrequenz abgestimmten Schwingkreise mit einer Nachstimmeinrichtung versehen sind.

5. Hochfrequenzgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder beiden auf das Dreifache der Betriebsfrequenz abgestimmten Schwingkreisen ein Dämpfungswiderstand (R_A5) zugeordnet ist.