DE591976C - UEber frequenzstabilisierende Mittel, z. B. Piezokristalle oder Stimmgabeln, rueckgekoppelter Roehrengenerator - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
30. JANUAR 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 591976 KLASSE 21 a 4 GRUPPE

Westinghouse Electric & Manufacturing Company in East Pittsburgh, Penns., V. St. A.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Dezember 1928 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf Röhrengeneratoren mit in geringen Grenzen veränderlicher Frequenz, die über frequenzstabilisierende Mittel, z. B. Piezokristall oder Stimmgabeln, rückgekoppelt sind.

Gemäß der Erfindung ist eine Phasenverschiebungseinrichtung im Rückkopplungskreis vorgesehen, durch die zwecks Einstellung der gewünschten Frequenz eine Phasenver-Schiebung des Stromes im Rückkopplungskreis ermöglicht wird.

Die Erfindung gestattet es, einer Trägerwelle, die durch einen kristall- oder stimmgabelgesteuerten Schwingungserzeuger geliefert wird, eine Modulierfrequenz aufzudrücken, und sie macht es weiter möglich, kleine genaue Einstellungen in der Frequenz des Schwingungserzeugers zu erzielen, der mit einer konstanten, unmodulierten Frequenz arbeitet.

Die Erfindung ist durch die Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι ein Schema eines kristallgesteuerten und

Fig. 2 ein Schema eines stimmgabelgesteuerten Röhrengenerators.

Zum Röhrengenerator 1 mit Anodenbatterie 2 gehört der Abstimmkreis 6 und die Gitterablcitung 7. In den Rückkopplungskreis (Anode 3, Piezokristall 5 und Gitter 4) ist eine Phasenverschiebungseinrichtung in Gestalt zweier Kondensatoren 10, 11 eingeschaltet, und zwar auf der dem Gitter abgekehrten ,Seite des Kristalls. Weiter gehört dazu eine Drossel 12, deren eines Ende zwisehen den beiden Kondensatoren 10, 11 angeschlossen und deren anderes Ende mit dem Glühfaden der Röhre verbunden ist, uriti zwar im Beispiel über einen zwischen den Klemmen der Anodenbatterie liegenden Kondensator 13. Mit dem nicht an das Gitter angeschlossenen Ende der Ableitung 7 ist eine Batterie 14 verbunden, deren gleicher Pol über die Sekundärwicklung eines Transformators 17 mit dem Gitter einer Röhre 16 verbunden -45 ist. Die Primärwicklung des Transformators liegt im Stromkreis eines Mikrophons 18.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 ist die

Stimmgabel 20 an die Stelle des Kristalls 5 getreten. Den einen Stimmgabelschenkel um-, schließt eine Spule 21, und der andere Schen^- kel liegt in der Nähe des Pols eines Magneten

22. Zwischen den Stimmgabelschenkeln liegt ein Körper 23 aus magnetischem Stoff.

Der Spule 21 ist ein Potentiometer 24 mit Abgriff 25 parallel geschaltet, der an das Gitter einer Röhre 26 angeschlossen ist. Eine Batterie 27 liefert die Gittervorspannung. Der Ausgangskreis der Röhre 26 ist durch einen Widerstand 28 und einen Kondensator 29 mit dem Eingangstransformator 31 eines

ίο Verstärkers verbunden, der hier mehrstufig dargestellt ist, jedoch auch einstufig sein kann; man kann sich auch mit der Verstärkungswirkung der Röhre 26 begnügen..

Ein Transformator 32 führt die Energie des Verstärkerausgangskreises zu dem Magneten 22. In diesem Kreis liegen zwei hintereinandergeschaltete Kondensatoren 33, 34 und eine Drossel 35, deren eines Ende zwischen den Kondensatoren 33, 34 angeschlossen ist, während das andere Ende durch eine Batterie 36 mit parallel geschaltetem Kondensator 37 an die Kathoden angeschlossen ist.

Die Stimmgabel liegt in einem. sie gegen Temperaturschwankungen schützenden Gehäuse 40, dessen Inneres durch eine in Reihe mit einer Anzeigelampe 42 liegende Heizlampe 41 auf einer etwas über der Außentemperatur liegenden Temperatur gehalten wird. Parallel zur Lampe liegt ein Wärmefühler (Thermostat) 43. Aus dem Zustand der Lampe 42 ist erkennbar, ob die Lampe 41 starken, schwachen oder überhaupt keinen Strom erhält.

Ein von der Batterie 47 gespeistes Mikrophon 48 wirkt über einen Transformator 49 auf den Gitterkreis 46 einer Röhre 45, deren Anode über einen einstellbaren Abgriff mit der Drossel 35 verbunden ist. Die Drossel selbst ist in der bei 51 angedeuteten Weise ebenfalls regelbar.

Bei der Anordnung" nach Fig. 1 wird an den äußeren Belegungen der durch den Konden-, sator 11 und den in Reihe damit geschalteten Kristall 5 gebildeten Kapazität eine konstante Spannung aufrechterhalten, die durch die in Reihe geschalteten Batterien 2 und 14 geliefert wird.

Spannungsschwankungen an der Anode 3 werden durch den Filter aus den Kondensatoren 10, 11 und der Drossel 12 der linken . Elektrode des Kristalls 5 aufgedrückt; Außerdem beeinflussen sie auch die andere Elektrode des Kristalls unmittelbar über die Gitter-Anoden-Kapazität der Röhre 1.

Indem der Filter in den Kreis außerhalb der Röhre 1 eine Phasenveränderung einbringt, die nicht in den Kreis über die innere Kapazität eingeführt wird, bewirkt er einen Spannungsunterschied zwischen den Elektroden des Kristalls, durch die dieser in Schwingung gehalten wird; seine natürliche Schwingungsfrequenz würde normal die Frequenz des Ausgangs der Röhre 1 bestimmen.

Der Kreis 6 ist annähernd auf diese Frequenz abgestimmt und sichert, daß die ,Spannungsschwankungen der Anode 3 groß sind und daß infolgedessen die Rückkoppelwirkung durch den Kristall 5 ausreicht, das System in Schwingung zu halten. Die Gitterableitung regelt den Durchschnittswert der Vorspannung am Gittcr'4 und legt somit die Amplitude der Schwingungen fest.

Der Filter aus den Kondensatoren 10, 11 und der Drossel 12 ist so bemessen, daß seine Absperrfrequenz annähernd der natürlichen Frequenz des Kristalls 5 entspricht. Ein solcher Filter hat eine Phasenveränderungscharakteristik, die von Hochfrequenz bis Abtrennfrequenz annähernd konstant ist, sich rasch mit der Frequenzänderung in der Nähe der Abtrennfrequenz ändert und dann für niederere Frequenzen einen konstanten, aber verschiedenen Wert annimmt. In der Nähe der Abtreimfrequenz wird eine sehr kleine Veränderung in der Schwingungsfrequenz im System 'Zu sehr großen Veränderungen im Phasenunterschied zwischen dem Potential führen, das dem Filter von der Anode 3 zugeführt wird, und dem, das vom Kristall geliefert Avird. Umgekehrt wird eine sehr kleine Veränderung in der Abtrcnn,freqenz eine sehr große Veränderung- im Phasenunterschied herbeiführen.

Es hat sich nun gezeigt, daß durch Veränderung des Phasenunterschiedes die Frequenz der ,Systemschwingungen gesteuert werden kann, und es wird auf diese Weise möglich, Frequenzen zu erzeugen, die sich um einige Prozente von der natürlichen Frequenz des Kristalls 5 unterscheiden.

Die Einstellung geschieht am bequemsten dadurch, daß der Drossel 12 oder einem Teil davon eine veränderliche Impedanz parallel geschaltet wird. Im Beispiel ist die Röhre 16 diese Nebenschlußimpedanz, und ihre Veränderung erfolgt durch Einstellung der Batterie 14 oder durch Sprechen in das Mikrophon 18.

Fig. ι soll die Anwendung der Erfindung auf die Veränderung der Frequenz einer Rundfunksendewelle nach Maßgabe eines Hörsignals darstellen. Wenn ein Ton auf das Mikrophon 18 einwirkt, wird die Frequenz der Schwingungen des Systems, zu dem der Kreis 6 gehört, verändert. Die vom Stromkreis 6 aus zu einem beliebigen (rechts von Fig. ι liegenden) Apparat gelieferte Frequenz wird in gleicher Weise verändert. Die nach rechts herausführenden Leitungen können zu einem üblichen Sendesystem gehen oder durch eine Reihe von Frequenzvervielfältigern zu einer Sendeanlage.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird beim Schwingen der Stimmgabel der Kraftfluß im Magnetkreis über dem Körper 23 geändert .und eine Spannung an der Spule 21 induziert, die über den Widerstand 24 über dem Abgriff 25 dem Gitter der Röhre 26 aufgedrückt wird. Die Röhre 26 wirkt vorzugsweise als Verstärkerröhre, so daß die in der Spule 21 induzierten Spannungen verstärkt über den Kondensator 29 zur Primärwicklung des Transformators 31 gelangen, über dessen Sekundärwicklung sie weiter zur Verstärkereinrichtung und über den Transformator 32 der Spule des Magneten 22 fließen. Die Phase der auf diese Weise im Magneten 22 erzeugten Ströme ist einstellbar, und zwar durch die Filtercinrichtung aus den Kondensatoren 33> 34 ^Π11(1 ^cue Drossel 35.

Die natürliche Frequenz der Stimmgabel ao und die Abtrcnnfrequenz des Filters sind vorzugsweise annähernd gleich. Infolgedessen wird der Phasenunterschied zwischen der elektromotorischen Kraft, die dem Filter vom Transformator 32 aufgedrückt wird, und dem Strom im Magneten 22 andererseits sich rasch mit Schwankungen im Wert der Induktanz 35 ändern. Durch Einstellung der Induktanz kann man die Frequenz des Systems nahe an die vorgeschriebene Frequenz heranbringen. Eine noch schärfere Einstellung läßt sich durch Einstellen der Gittervorspanneinrichtung 27 herbeiführen. ' Dadurch, daß man die Frequenz des Systems eng genug an die Grundfrequenz heranbringt, kann man das System für von außen aufgedrückte Reize in dieser Frequenz empfindlich machen. Wenn beispielsweise über die Leitungen in der linken oberen Ecke der Fig. 2 eine Frequenz aufgedrückt wird, die sehr nahe der liegt, auf die die Gabelung eingestellt wurde, so wird diese elektromotorische Kraft mit· der zusammenarbeiten, die durch den Kondensator 29 eingeführt wird, und die Gabel 31 ward zwei Kräften annähernd der gleichen Frequenz ausgesetzt sein. Bei innerhalb gewisser Grenzen liegender Rückkopplung wird die über die von außen kommende Leitung aufgedrückte Frequenz von der Gabel an Stelle der Frequenz angenommen werden, die von den Konstanten der Gabel und den Charakteristiken des Filters abhängt. Dies ist von Wert, wenn die Gabel dazu benutzt wird, zwei Sender von der gleichen Frequenz zu, erhalten. Es kann auch, ähnlich wie bei Fig. 1 erläutert, das Mikrophon 48 Veränderungen im Ausgang einer Sendestation hervorrufen. Zu diesem Zweck sind die unten links in Fig. 2 aus der Zeichnung herausführenden Leitungen 56 mit Frequenzvervielfältigungseinrich; tungen verbunden zu denken, die die Sendevorrichtung eines Rundfunksenders steuern.

Statt der als Filter ausgebildeten Phasenverschiebungseinrichtung kann zum gleichen Zweck eine beliebige Vorrichtung verwendet werden, die eine einstellbare Veränderung der Phasenbeziehung zwischen Ausgang der Stimmgabel, d. h. der elektromotorischen Kraft, die die Spule 21 liefert, und Eingang der Stimmgabel bewirkt, d. h. der Kraft, die vom Magneten 22 ausgeübt wird.

In ähnlicher Weise kann ein beliebiges mechanisch schwingendes System dadurch, daß sein Ausgangskreis über einen Verstärker mit einem Eingangskreis verbunden wird, nicht allein auf einer Frequenz annähernd entsprechend der mechanischen Resonanz gehalten werden, sondern man kann die Frequenz einstellen, indem man die Phasen der Rückkopplung, die die Energierückführung herbeiführt, einstellt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Über frequenzstabilisierende Mittel, z. B. Piezokristall oder Stimmgabeln, rückgekoppelter Röhrengenerator mit in geringen Grenzen veränderlicher Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungskreis des Röhrengenerators ¹ eine Phasenverschiebungseinrichtung vorgesehen ist, durch die zwecks Einstellung, der gewünschten Frequenz eine Phasenverschiebung des Stromes im Rückkopplungskreis ermöglicht wird.

2. Röhrengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebungseinrichtung aus einem Filterkreis besteht, dessen Durchlaßfrequenz annähernd gleich der Eigenfrequenz des Frequenzstabilisators ist.

3. Röhrengenerator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Phasenbeziehung durch Änderung der Betriebsverhältnisse einer Dreielektrodenröhre erfolgt, die parallel zu einer Induktanz des Filters geschaltet ist.

4. Röhrengenerator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur n° Frequenzmodulation des Generators die _ Modulationsfrequenz die Phasenverschiebereinrichtung und insbesondere den Gitterkreis der Hilfsröhre steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen