DE555378C

DE555378C - Rueckgekoppelter Roehrengenerator zur Erzeugung kurzer elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE555378C
Application number: DE1930555378D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1929-05-16
Filing date: 1930-05-17
Publication date: 1932-07-25
Also published as: AT126295B; US1947003A; US1945545A; NL34604C; GB342976A; FR696356A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen rückgekoppelten Generator zur Erzeugung kurzer elektromagnetischer Wellen konstanter Frequenz. Es wird vorliegender Erfindung gemaß zur Erhöhung der Frequenzkonstanz der erzeugten Wellen als rückkoppelndes Organ eine im Verhältnis zur Wellenlänge lange Leitung zwischen Ausgangs- und Eingangskreis des Generators vorgesehen.

to Bisher war es üblich, um Schwingungen konstanter Frequenz aufrechtzuerhalten, einen Teil der Ausgangsenergie auf den Eingangskreis der Röhre zurückwirken zu lassen, wobei häufig Kristalle und umständliche Ab-Stimmeinrichtungen zur Anwendung gelangten.

Wie bereits bemerkt wurde, wird vorliegender Erfindung gemäß zu diesem Zweck eine verhältnismäßig lange, vorzugsweise aperiodische Übertragerleitung von einer solchen Länge zwischen Ausgangs- und Eingangskreis vorgesehen, daß für eine bestimmte Frequenz die übertragene Energie die für Regenerativwirkungen nötige Phasenbeziehung besitzt. In dem Fall, daß eine einzelne Verstärkerröhre gebraucht wird, ist eine derartige Verbindung zwischen Anode und Gitterelektrode vorgesehen, daß die über 4ie Verbindung die Gitterelektrode erreichenden Stromschwankungen um i8o° gegen die an der Anode auftretenden Schwingungen versetzt sind. In diesem Fall beträgt vorzugsweise die Verbindung eine ungerade Anzahl halbe Wellenlängen der zu erzeugenden Frequenz. Es kann auch, wenn eine größere Anzahl Verstärkerröhren in Kaskadenschaltung zur Anwendung gelangt, in bekannter Weise die Rückkopplung vom Ausgangsanodenkreis der Verstärkeranordnung auf den Eingangsgitterkreis erfolgen. Ist beispielsweise eine gerade Anzahl von Elektronenröhren in Kaskade geschaltet, so ist die Verbindung vom Ausgangskreis der letzten Röhre zum Eingangskreis der ersten Röhre von einer solchen Länge bemessen, daß sie einer geraden Anzahl halber Wellenlängen entspricht. Gegenüber den sonst gebräuchlichen Rückkopplungsschaltungen, bei denen die elektrische Länge des rückkoppelnden Organs eine halbe Wellenlänge ist, besitzt eine An-Ordnung gemäß vorliegender Erfindung den Vorteil, daß ein Abweichen der Frequenz, beispielsweise um X °/_0J nicht ein Abweichen der Rückkopplung von der optimalen gegen-

phasigen Beziehung um

i8o°-A'
100

in der Phase

nach sich zieht, sondern, sofern die elektrische Länge der Rückkopplungsleitung N halbe

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Wellenlängen beträgt, eine Abweichung von

2V· i8o°-X „ , ., , j , . _c . Es besitzt daher eine erfin-ΪΟΟ

dungsgemäße Rückkopplung einen erheblich größeren frequenzstabilisierenden Einfluß.

Man hat die Verwendung von einer im Verhältnis zur Wellenlänge langen Verbindungsleitung zwischen Gitter und Anode bereits bei den sogenannten Bremsfeldgeneratorschaltungen und Barkhusen-Kurzschaltungen vorgeschlagen, bei denen Pendelung von Elektronen zwischen stark positiven Gitterelektroden und schwächer positiven Anoden verursacht wird. Diese Verbindungsleitung diente jedoch als äußerer abgestimmter Resonanzkreis zur Verbindung von zwei Wellen der Generatoranordnung und nicht, wie gemäß vorliegender Erfindung, als frequenzstabilisierendes Rückkopplungsorgan. Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht in der Vermeidung von unerwünschten Rückkopplungen über Streukapazitäten u. dgl. Zur Erzeugung harmonischer Frequenzen einer Grundschwingung kann eine Anordnung gemaß vorliegender Erfindung in der Weise Verwendung finden, daß die Grundschwingung dem Eingangskreis zugeführt und die rückkoppelnde Verbindungsleitung auf eine höhere Harmonische abgestimmt wird. Es ist selbstverständlich, daß die rückkoppelnde Verbindungsleitung durch Anwendung von Impedanzen in ihrer geometrischen Länge abgekürzt werden kann.

Ferner ist es von Wichtigkeit, daß durch Temperaturschwankungen keine Impedanzänderungen bedingt sind.

Weiterhin ist es wichtig, daß Kompensationsmittel zum Ausgleich des Temperatureinflusses vorgesehen sind.

Die Erfindung ist in acht Abbildungen schematisch dargestellt.

Der in Abb. 1 dargestellte Röhrengenerator besitzt eine die Anode 6 mit der Gitterelektrode 8 verbindende rückkoppelnde Leitung 12, welche unter einer Phasenverschiebung von i8o° Wechselströme der gewünschten Frequenz auf die Gitterelektrode zurückführt. Zu diesem Zweck ist die Verbindungsleitung 12 eine ungerade Anzahl halber WeI-lenlängen der gewünschten Frequenz lang gewählt. Für andere Frequenzen, welche zur Länge der Übertragerleitung 12 nicht in dem genannten Verhältnis stehen, wirkt daher die Leitung 12 nicht im Sinne einer phasenreinen Rückkopplung. Zwischen Anode 6 und Gitter 8 der Röhre ist ein Blockkondensator 14 vorgesehen. Die Ausgangsenergie des Generators wird an einer Impedanz 16 entnommen. Um Reflexion und Ausbildung stehender Wellen in der Leitung 12 zu verhindern (s. Abb. 2), ist die Leitung 12 durch eine Impedanz 18, die einen der Leitung 12 gleichen Wellenwiderstand besitzt, beendet. Mit Hilfe eines gleitenden Kontaktes 20 ist es leicht möglich, den Punkt richtiger Phasenbeziehung abzugreifen. Da die Verbindungsleitung 12 aperiodisch ist und daher nicht aussiebend auf die übertragene Wellenform wirkt, es andererseits aber angestrebt wird, lediglich Wellen einer bestimmten Form zu benutzen, erscheint es zweckmäßig, abgestimmte Kreise in Verbindung mit der vorliegenden Anordnung zu benutzen. Zweckmäßigerweise wird die Ausgangsimpedanz 16 als abgestimmter Kreis ausgebildet.

Schaltungen gemäß Abb. 1 und 2 eignen sich vornehmlich für niedere Frequenzen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei niederen Frequenzen die Potentialschwankungen an den Anoden nicht zu den Steuerelektroden der Röhren über die inneren Röhrenkapazitäten übertragen werden. Bei höheren Frequenzen indessen macht sich sehr bald in störender Weise die Gitter-Anode-Kapazität bemerkbar und gibt Veranlassung zu Störschwingungen.

Um dieses zu vermeiden, wird zweckmäßigerweise die Übertragerleitung in Verbindung mit Schirmgitterröhren, wie beispielsweise in Abb. 3 dargestellt ist, benutzt. In Abb. 3 ist die Übertragerleitung 12 als Spule 32 dargestellt, die vornehmlich als lange Spule auf einem isolierten Stab, wie Glas, Quarz u. dgl., ausgeführt ist. Zweckmäßigerweise kann die ganze Spule in einem Thermostaten untergebracht werden. Die Rückkopp- ^9S lungsspule 32 in Abb. 3 ist, wie in Abb. 1, durch einen Widerstand 18 geeigneten Wellenwiderstandes abgeschlossen.

In den bisher dargestellten Schaltungen wurde auf Vermeidung der Anode—Gitter-Kapazität Rücksicht genommen, indessen die Gitter-Kathode-Kapazitätbisher nichtberücksichtigt. Es ist indessen der Einfluß dieser schädlichen Kapazität nicht von sehr großem Nachteil in bezug auf die Frequenzkonstanz, sondern hat lediglich den Einfluß wie ein Blockkondensator 14, nämlich die elektrische Länge der Rückkopplungsleitung zu verkürzen.

In den Abb. 4 und 5 ist .ein Schwingungsgenerator, bestehend aus einem rückgekoppelten Mehrstufenverstärker, dargestellt.

In Abb. 4 gelangt eine gerade Anzahl, nämlich zwei Röhrenverstärker zur Anwendung, und in diesem Fall ist die Länge der Rückkopplungsleitung 44 eine gerade Anzahl halber Wellenlängen lang gewählt. Es findet daher Übertragung der Energie vom Ausgangskreis der Röhre 38 auf den Eingangskreis der Röhre 36 statt. Der Nutzkreis ist an die Ausgangsimpedanz 48 der Röhre 38 angeschlossen.

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In Abb. 5 ist eine ähnliche Anordnung, bei welcher eine ungerade Anzahl Verstärkerröhren vorgesehen ist, dargestellt. Eine Rückkopplungsleitung 50 ist zwischen dem Ausgangskreis der letzten Verstärkerröhre und dem Eingangskreis der ersten Verstärkerröhre vorgesehen und in ihrer Länge so gewählt, daß sie einer ungeraden Anzahl halber Wellenlängen gleichkommt.

Eine Anordnung zur Erzeugung harmonischer Frequenzen ist in Abb. 6 dargestellt. Im Ausgangskreis der Röhre 60 liegen in Serie zwei abgestimmte Kreise 62 und 64. 62 ist auf die gewünschte Harmonische, 64 hingegen auf die Grundfrequenz abgestimmt. Die Rückkopplungsleitung befindet sich zwischen Punkt 66 und der Steuerelektrode der Röhre. Ist der abgestimmte Kreis 62 auf das «-fache der Grundfrequenz abgestimmt, so wird die Ji-Harmonische zusammen mit der Grundfrequenz durch Rückkopplung verstärkt.

Eine andere Schaltung zur Erzeugung Harmonischer ist in Abb. 7 dargestellt. Im Ausgangskreis der Röhre 70 befindet sich der auf die Grundfrequenz abgestimmte Schwungradkreis 72 und eine Drosselspule 74. Durch Verbinden der Rückkopplungsleitung 76 mit dem Punkt 78 wird vornehmlich die zweite Harmonische über die Leitung 76 an die Steuerelektrode zurückgeführt.

In Abb. 8 ist eine Ausführungsform der Rückkopplungsleitung dargestellt, welche sich in einem aus Kupfer oder anderen geeigneten Metallen hergestellten Abschirmgehäuse 86 befindet. Das Abschirmgehäuse besitzt einen Schlitz 88, der zugleich vermittels eines Gleitkontaktes 90 geeignetes Abgreifen der Spulenlänge ermöglicht sowie das Auftreten von Wirbelströmen verhindert.

Claims

Patentansprüche:

1. Rückgekoppelter Röhrengenerator zur Erzeugung kurzer elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückkopplungsorgan zwischen Ausgangsund Eingangskreis einer Verstärkerröhre eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, deren elektrische Länge ein mehrfaches Vielfaches der halben Wellenlänge der zu erzeugenden Frequenz ist.

2. Röhrengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung stehender Wellen in der Rückkopplungsleitung dieselbe über eine ihrem Wellenwiderstand gleiche Impedanz mit der Kathode geschlossen ist.

3. Röhrengenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von Schirmgitterröhren.

4. Röhrengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückkoppelnde Verbindungsleitung als Spule mit Gleitkontakt ausgeführt ist.

5. Röhrengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis der Verstärkerröhre ein bzw. mehrere, gegebenenfalls auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Schwungradkreise vorgesehen sind. ^₀

Hierzu ι Blatt Zeichnungen