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Verfahren zum Konstanthalten der Abstimmung einer Antenne Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Abgestimmthalten einer Antenne mit denn
damit gekoppelten Sender.
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Es kommt häufig vor, daß ein Schwingungskreis und seine Energiequelle
aus der Abstimmung fallen. In manchen Fällen wechselt die Frequenz eines Senders
etwas wegen Änderungen der Temperatur, der zugeführten Spannung oder anderer Faktoren,
was zur Folge hat, daß die Antenne entsprechend nachgestimmt werden muß. Anclererseits
treten Frequenzänderungen der Antenne durch deren Schwingen im Winde auf. In diesem
Falle ist der Sender als konstante Frequenzquelle zu betrachten, und wird die Antenne
entsprechend nachgestimmt.
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Einer bekannten Anordnung gemäß wird das selbsttätige Konstanthalten
derAntennenabstimmung dadurch bewerkstelligt, daß ein mit zwei zueinander senkrecht
liegenden Statorwicklungen - versehener Kurzschlußmotor vorgesehen wird und die
beiden Statorspulen mit dem Antennen- bzw. Erregerkreis gemoppelt sind. Sind beide
Antennenkreise aufeinander abgestimmt, so wird in dem Motor kein Drehmoment erzeugt,
ändert sich jedoch clie Abstimmung in einem Kreise, so erhalten die Ströme in den
beiden Wicklungen eine Phasendifferenz, wodurch der Rotor in Bewegung gesetzt wird
und zur Betätigung eines Variometers benutzt werden kann. Vorliegender Erfindung
gemäß wird nun die sich durch Verstimmung ergebende Phasenverschiebung zwischen
dem Strom in dem Antennenkreise und der zugeführten - Spannung dadurch zum- selbsttätigen
Abgestimmthalten der Antenne benutzt, daß ein Teil der zugeführten Energie mit einem
Teil der Energie des Antennenkreises bei einer gewünschten Phasenverschiebung zweckmäßig
in Phasenquadratur kombiniert wird, wenn die Abtastung korrekt ist. Gleichzeitig
wird ein ähnlicher Teil der zugeführten Energie mit einem ähnlichen Teil der Energie
des abgestinimtenKreises bei einer annähernd gleichen Phasenverschiebung im entgegengesetzten
Sinne kombiniert. Dadurch verursacht die ungenaue Abstimmung beider Kreise Vergrößerung
der Phasenverschiebung in dem einen der genannten Kombinierungskreise, in (lein
anderen aber eine Verkleinerung der Phasenverschiebung. Durch nunmehriges Vergleichen
der resultierenden Energien kann ihre Differenz dazu benutzt werden, um die -@bstiininung
des Kreises in der Richtung zu ändern, die die Differenz verringert.
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In ihrer einfachsten Forin besteht eine solche Steuerung in einem
Differentialrelais, (las einen Umkehrmotor betreibt, der ein Abstimnivariometer
v eränder t. Zum ILombiiiieren
,der Vergleichsenergien, am besten
in der Form einer Spannung aus der Stromquelle und eines Stromes aus dem Kreise,
und zur Schaffung eines Durchschnittsstromes zur Betätigung des Differentialrelais
sind die kombinierenden Mittel zweckmäßig als Elektronenröhren ausgebildet; das
Gerät besteht dann aus zwei Röhren, deren gleiche Elektroden (zweckmäßig die Gitter)
mit der Quelle gekoppelt sind, und zwar in Reihe, und deren Anoden parallel mit
dein Kreise gekoppelt sind, bei einer gewünschten Phasenverschiebunngg von zweckmäßig
go°, und .in ennem Differentialrelais in den Anodenkreisen zur Steuerung der Abstimmung
des Kreises. In dein Fall einer Hochfrequenzmaschine zeigt die Erfahrung, daß der
Betrieb stabiler wird, wenn die Antenne auf einer etwas höheren Frequenz gehalten
wird, als die ist, die die Maschine erzeugt. In diesem Fall soll die Steuerung ein
bestimmtes Verhältnis zwischen den beiden Frequenzen aufrechterhalten, das nicht
notwendigerweise eine Einheit zu sein braucht. Zur Erzielung dieses Zweckes wird
die Phase von der ganzen Energie eingestellt, die entweder von der Quelle oder .dem
Kreise geliefert wird. Dieses ergibt offenbar .eine Phasenverschiebung.gleich Null,
wenn in Wirklichkeit die gewünschte Phasenverschiebung vorhanden ist. Die Erfindung
ist auf der Zeichnung in vier. Figuren dar-. gestellt.
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Fig. i ist ein Vectordiagramm.
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Fig.2 ist ein Schaltbild bei Verwendung einer Wechselstrommaschine.
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Fi-.3 ist ein Schaltbild Lei @er@vendting einer Röhre.
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Fig. 4. ist eine abgeänderte Ausführung, bei der Sender- und Antennenenerigie
an den Gittern kombiniert sind.
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In Fig. r stellt Vector 2 einen Teil der der Quelle entnommenen Energie
und Vector q. einen Teil der dem Kreise entnommenen Energie dar, die sich in der
Phase um einen gewünschten Betrag unterscheiden und sich zu einer Resultante 6 kombinieren.
In gleicher Weise stellt Vector 8 einen anderen Teil der dem Kreise entnommenen
Energie dar und unterscheidet sich in der Phase um einen gleichen Betrag, aber im
entgegengesetzten Sinne. Eine 'Y% erstimmung des Kreises bewirkt, idaß die Phasenbeziehung
zwischen dem Strom in diesem und der Quelle sich in einer oder der an#leren Richtung
ändert, je nachdem ob der Kreis kapazitiv o.#ler induktiv wird. Diese Verschiebung
beeinfiußt die Vectoren q. und to in derselben Richtung, so daß sie neue Stellungen
-@ und io' einnehmen. Die restiltierenden Vectoren sind nicht mehr die gleichen
Vectoren 6 und 12 , sondern die ungleichen 6' und i2'. In dem Sonderfall,
in dem die Phasenverschiebungen zwischen den Veetoren 2 und q. und 8 und io quadratisch
sind, verschmelzen die Vectoren 4 und io zu einem einzigen Vector i4..
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In Fig.2 ist als Ausfülirungsbeispdel eine Alexan,derson-llascliine
gewählt, deren Speilen in Reihe gekoppelt sind zwecks Spannungsaddition mit einem
Transformator 22, der -die Antenne 2d. speist. In der Maschine befindet sich eine
Extraspule 26, an deren Stelle auch eine oder mehrere der gewöhnliehen Spulen verwendet
werden können, an der die Spannung mit der Spannung der Wechselstrommaschine in
Phase ist. Von dieser Spule 26 -wird ein Teil der Wechselenergie den Gittern der
Röhren 28 un,ü 30 in Reihe oder Gegenphase zugeführt.
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Im Antennenkreise liegen Hochfrequenztransformatoren 32 und 34., die
mit den Anodenkreisen durch Sekundärwicklungen gekoppelt sind; die --erbindungen
rhit einer von diesen sind umgekehrt, so daß ein Teil der Energie des Kreises mit
den Röhren parallel gekoppelt ist. Die Serienverbindung .der Gitter bewirkt, daß
ihre Erregung in Gegenphase erfolgt, das heißt daß die Vectoren 2 und 8 in Fi;g.
r in entgegengesetzten Richtungen liegen. Die Parallelverbindung mit den Anoden
ergibt eine gleichphasige Anodenerregung, und es ist -wegen der durch die Transformatoren
32 und 34. bewirkten Phasenverschiebung um 9o° - die Antenilenerregunig in Phasenquadratur,
wie Vector 14 darstellt.
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In den Anodenkreisen liegen parallel Kondensatoren 38 und Spulen 4.o
und 42 eines Differentialrelais, dessen Anker .a4 den Kreis einer Gleichstromquelle
4.6 auf b:eMen Seiten eines Relais q8 schließt, das den Umkehrmotor 5o umkehrt.
Dieses erfolgt durch eine Schnecke 52 und ein Schneckenrad 5d., das ein Variometer
56 zwecks Veränderung der Antennenabstimmung dreht.
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Wenn die Resonanzfrequenz des Antennenkreises sich von der der Wechselstrommaschine
unterscheiden soll, braucht -ran nur vorher eine geeignete Verschiebung in der Phase
entweder von dem Maschinenteil oder von dem Antennenteil der Vergleichsciiergie
vorzunehmen. Zu diesem Zwecke sind ver- , änderliche Kondensatoren 58 und veränderliche
Widerstände 6o angekoppelt; durch deren Größeneinstellung die Phase des Wechselstromteiles
der -Maschine verschoben werden kann.
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Der Röhrensender gemäß Fig. 3 bestellt aus einer Hauptröhre 62 zur
Steuerung der Frequenz in einem Verstärker 64., -dessen Ausgang durch eine Anteiine24
ausgestrahlt wird. Der Antennenkreis ist mit den Anoden der Ruhren 28 und 30 .durch
einen Transformator 36 von einer einzigen Hochfrequenz gekopgelt,
jedoch
liegt dieser in der allgemeinen Anodenleitung, so daß die Kopplung wie zuvor parallel
ist. In den Anodenkreisen liegen die Spulen 4o und .42 eines Differentialrelais
mit .detl Kondensatoren 38. Die Relaisspulen betätigen differential einen Anker
,1.l. der den Strom von einer Gleichstromquelle .4G zu einem Unikehrniotor @o steuert,
der die Einstellung eines Varionieters ;G vornimmt.
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Der Gitterkreis ist ähnlich -lein in 2, ausgenommen, daß d:.r Teil
acrcär;l°e@i#:rhi; von dein Ausgang der Hauptröhre abgezweigt wird anstatt wie bei
<ler Wechselstronlinascliine von einer besonderen Spule. Diese Energie kann in
gleicher Weise von einer der Stufen des Kraftverstä rkers entnommen werden.
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In Fig q. wird der Senderteil der F-ner"c"ie den Gittern parallel
anstatt in Reihe an den Widerstand 8o zugeführt. Die Antennenenergie wird auch den
Gittern anstatt den Anoden, wie in Fig. 2 und 3, zu,g,-fiilirt Lind in Reihe anstatt
parallel. Die Kopplung erfolgt durch einen Hochfrequenztransformator ,1z; solche
Transformatoren haben 8
eine so hohe Streuungsreaktanz, .daß eine Phasenänderung
von fast 9o° auftritt.
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In dieser Beziehung ist darauf hinzuweisen, daß die Ausdrücke ,quadratisch"(
und Ȋhnliche Pliasenverschiebungee, die sich auf die Vectoren q., 1o und 1q. beziehen,
weitgehend aufzufassen sind. So können bei der Anordnung nach Fig. 4 die Vectoren
q. und io zusammenfallen und von dein Vector 1q. verschoben «-erden und doch das
System vollkommen «wirksam sein, indem die anfängliche Ungleichheit dadurch ausgeglichen
«wird, daß die Belastung des Differentialrelais mit Vorspannung versehen oder die
Phase einer der Energien eingestellt werden kann.
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Andtere Unterschiede der Fig. .4 bestellen darin, daß clie Pliaseneinstellvorrichtung
P mehr schematisch angedeutet ist und beispielswe-ise ein Gonionieter sein kann,
daß die Vergleichsenergie vom Sender von einer Zwischenverstärkerstufe entnommen
ist, und daß die Anodenkreise der Röhren 28 und 30 von einer Gleichstromduelle
8.. gespeist werden. Hierzu ist iiocli zu bemerken, claß auch in den Ausführungen
-einäß Fig. 2 1.1111 3 die 12el@tis-21 str@i:ne durch die Anodenbatterie
verstärkt werden können.