DE611007C - Verfahren bei der Erzeugung elektrischer Schwingungen hoher Leistung durch einen Roehrenoszillator, der durch einen piezoelektrischen Resonator auf konstanter Frequenz stabilisiert ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung elektrischer Schwingungen hoher Leistung durch einen Röhrenoszillator, der durch einen piezoelektrischen Resonator auf konstanter Frequenz stabilisiert ist. Bei derartigen Oszillatoren sind ■dadurch Schwierigkeiten entstanden, daß die Resonatoren den Beanspruchungen nicht standzuhalten vermögen, denen sie unterworfen sind, falls:. der Oszillator eine verhältnismäßig große Leistung aufweisen soll. Um über diese Schwierigkeiten hinwegzukommen, wurde eine Schaltung angegeben, bei der mehrere piezoelektrische Resonatoren in Reihe geschaltet sind, so daß auf jeden einzelnen Resonator nur ein entsprechender Teil der vollen Gitterspannung entfällt. Ferner wurde eine dem gleichen Zweck ■dienende Schaltung bekannt, bei welcher der als Resonator dienende piezoelektrische Kristall nur zu einem Teil des Gitterschwingungskreises parallel geschaltet ist, so daß an ihm nur die

betreffende Teilspannung liegt. Über dasjenige hinaus, was die bereits bekannten Schaltungen

:. ■ bieten, ist es wünschenswert, auf bequeme Weise den .Leistungsbereich und den Stabilitätsbereich des .Röhrenoszillators verändern zu können, so daß der Oszillator je nach Wunsch eine relativ große Leistung bei relativ kleiner Stabilität der Frequenz oder eine relativ kleine Leistung bei relativ -großer Stabilität der Frequenz zu liefern vermag. Dies ermöglicht es beispielsweise, bei heftigen Schwankungen der ■Antenne in einem Sturm unter Herabsetzung der Leistung eine vollkommene Stabilität der Frequenz zu erzielen und bei günstigerenWef terbedingungen, "bei denen nur geringe Veräriderungen des Luftleiterkreises auftreten, die Oszillator-bzw. Senderleistung unter Verkleinerung des Stabilitätsbereiches zu vergrößern: Durch die Erfindung wird dieses zusätzliche Problem gelöst. Ihr Wesen besteht darin, daß man zur Erzielung des jeweils gewünschten Stabilitätsbereiches zwei Regelvorgänge vornimmt, von denen durch den einen die Gitterspannung des Oszillators verändert und durch den anderen die Veränderung wieder kompensiert wird, und •von denen der eine darin besteht, daß man die Spannung an den Enden eines zum Gitterschwingungskreis parallel geschalteten piezoelektrischen Resonators, der so bemessen ist, daß er der vollen Gitterspannung nicht stand-·

zuhalten vermag, durch Veränderung eines in Reihe mit dem Resonator geschalteten Wechselstromwiderstandes abändert, und von denen der andere in einer Abänderung des Verhältnisses der Eigenfrequenzen des Gitter- und Anodenschwingungskreises besteht. Dieses Verfahren wird, dem Obigen zufolge, namentlich beim Betrieb von Sendern in Betracht kommen. Die Zeichnung erläutert die Erfindung, und ίο zwar ausgehend von bekannten Schaltungen, die entweder nur relativ geringe Leistungen zu liefern vermögen oder einen nur geringen Stabilitätsbereich haben.

Bekanntlich müssen bei einer Oszillatorschaltung zwei Bedingungen erfüllt sein, damit Schwingungen zustande kommen. Es muß einerseits zwischen dem Anodenkreis und dem Gitterkreis eine Kopplung bestehen, durch die das Gitterpotential bei jeder Schwingung des to Anodenkreises einen richtigen Anstoß erfährt, und es müssen solche Resonanzverhältnisse bestehen, daß das Gitter bei jedem Anstoß eine hinreichende Spannungsamplitude erhält. Die zuerst genannte Bedingung läßt sich auf mannigfache Art erfüllen, etwa durch das Vorhandensein einer entsprechenden Kapazität zwischen dem Gitter und der Anode der Oszillatorröhre, und in allen Figuren der Zeichnung wurde eine solche kapazitive Rückkopplung durch die Kapazität α angenommen.

In den Fig. 1 bis 3 sind bekannte Schaltungen dargestellt. Gemäß Fig. 1 liegt im Gitterkreis der Röhre L der piezoelektrische Resonator C_r in Reihe mit dem Strommesser .4. Im Anodenkreis liegt die Kapazität C„, der Nutzwiderstand 22 (etwa der Strahlwiderstand einer Antenne) und die Induktivität 5. Die Anodenspannung wird dem Oszillator bei B zwischen den Klemmen+,— aufgedrückt. Als Resonanzmittel dient hier der piezoelektrische Resonator Cy. In Fig. 5 ist durch den Linienzug ι-i die Frequenz F des Oszillators in Abhängigkeit von der Kapazität C_v wiedergegeben. Die Frequenz ist für einen weiten Kapazitätsbereich völlig konstant und entspricht der mechanischen Eigenfrequenz des Kristalls. Andererseits ermöglicht die Schaltung gemäß Fig. ι nicht, ihr höhere Leistungen als etwa 10 Watt aufzuprägen, ohne den Kristall des Resonators C_r zu gefährden.

Den gleichen Nachteil weist die Schaltung gemäß Fig. 2 auf, weil auch bei ihr an dem Resonator die volle Gitterspannung liegt. Eine Abweichung zwischen der Schaltung gemäß Fig. ι und Fig. 2 besteht nur insofern, als der zuletzt genannten Figur zufolge außer dem Resonator C_r im Gitterkreis ein schwingungsfähiges Gebilde, bestehend aus Kapazität und"" Induktivität, liegt. Dieses Gebilde dient gemeinsam mit dem piezoelektrischen Resonator Cr als Resonanzmittel.

Die Fig. 3 unterscheidet sich von der Fig. 2 nur dadurch, daß bei letzterer ein piezoelektrischer Vibrator nicht vorgesehen ist, als Resonanzmittel für den Gitterkreis vielmehr nur ein Schwingungskreis mit Kapazität und Induktivität vorgesehen ist. Da bei der Schaltung gemäß Fig. 3 mangels eines piezoelektrischen Resonators keine Gefährdung eines solchen auftritt, ist man bei ihr auch nicht an kleine Leistungen gebunden. Andererseits aber treten bei der Schaltung leicht Frequenzänderungen auf, wie aus Fig. 5 hervorgeht, woselbst durch den Linienzug 2-2 die Frequenz in Abhängigkeit von der Kapazität C_v wiedergegeben ist.

Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann man sich etwa der Schaltung gemäß Fig. 4 bedienen. Der Gitterkreis besteht aus einer Induktivität, den Kapazitäten C und C₁ und den Widerständen A₁, R_z.. .R₅, i?_(i, die jedoch lediglich symbolisch aufzufassen sind und von denen praktisch stets einige Null oder Unendlich sein werden. Parallel zu diesem gedämpften Schwingungskreis liegen in Reihe geschaltet der Wechselstromwiderstand Q, der etwa durch einen Drehkondensator gebildet ist, der piezoelektrische Resonator C_r und das als Strommeßgerät dienende Hitzdrahtinstrument T.

In Fig. 5 ist die Abhängigkeit der Frequenz!⁷ go bei der Schaltung gemäß Fig. 4 von der Kapazität C_v durch den Linienzug 3-3 dargestellt. Bis zum Punkt P₂ fällt der genannte Linienzug mit dem Linienzug 2-2 zusammen, d. h. die Schaltung wirkt so, als ob der Resonator C_r nicht vorhanden wäre. Im Punkt Py beginnt sich die stabilisierende Wirkung des Resonators bemerkbar zu machen. Vom Punkt P₁ bis zum Punkt P₂ stimmt der Linienzug 3-3 praktisch mit dem Linienzug 1-1 überein. Vom Punkt P₂ angefangen, hört die stabilisierende Wirkung des Quarzresonators auf. Vom Punkt P₄ angefangen, verläuft der Linienzug 3-3 entsprechend dem Linienzug 2-2. Der treppenförmige Verlauf der Funktion F = f{C„) ist charakteristisch für Oszillatoren mit einem Gitterschwingungskreis, die durch Quarzresonatoren stabilisiert sind. Der Schaltung gemäß Fig. 2 würde demnach grundsätzlich die gleiche Charakteristik entsprechen. Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 kann man jedoch durch Veränderung des Drehkondensators Q, der auch durch einen anderen Wechselstromwiderstand, etwa eine variable Induktivität, ersetzt sein könnte, die Spannung beliebig begrenzen, die an dem Resonator C_r liegt. Am Instrument T wird festgestellt, daß bei Verstellung des Kondensators Q dem Resonator ',- keine zu hohe Spannung aufgedrückt wird, durch die er zerstört würde. Durch die Verstellung des Wechselstromwiderstandes Q wird die Erregung des Gitters geändert. Um es

wieder richtig zu erregen, muß ein zweiter Regelvorgang erfolgen. Dieser besteht darin, das Verhältnis der Eigenfrequenzen zwischen dem Gitter- und dem Anodenschwingungskreis zu ändern. Dies kann sowohl durch eine entsprechende Veränderung im Gitterschwingungskreis, der parallel zum Resonator geschaltet ist, als auch eine solche im Anodenschwingungskreis erfolgen. Wenn eine bestimmte Gesamterregung des Gitters erforderlich ist und man diejenige, die durch den Resonator C_r bewirkt wird, durch Veränderung des Wechselstromwiderstandes Q herabsetzt, so muß offenbar der Wirkungsanteil der Erregung, der auf den Gitterschwingungskreis zurückzuführen ist, erhöht werden, was durch einen diesem Zweck dienenden zweiten Regelvorgang im Gitterschwingungskreis erfolgen kann. Je wesentlicher der Kristall C,-im Verhältnis zum Gitterschwingungskreis für die Gittererregung verantwortlich zu machen ist, ' desto größer wird der Stabilitätsbereich und desto kleiner wird die Leistung des Oszillators. Umgekehrt liegen die Verhältnisse, wenn man den Wirkungsanteil des Resonators C₁- an der Gittergesamterregung verkleinert. Dann vergrößert sich die Leistung des Oszillators, doch der Stabilitätsbereich verkleinert sich etwa von P₁, P₂ in P₁, P₂

und an die der Linien-

Stelle des Linienzuges 3-3 tritt
zug 3-3'.

Die Schaltung gemäß Fig. 4 ergab mit einer Röhre Radiotron U.V. 211 der Radio-Corporation of America und einer Belastung R, die ■162 Watt

durch eine Zeppelinantenne von 42 m gebildet wurde, folgende Werte:

Anodenspannung 900 Volt

Anodenstrom .... 180 Milliampere

Kristallstrom .... 120 Milliampere

Antennenstrom... 2 Ampere

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Verfahren bei der Erzeugung elektrischer Schwingungen hoher Leistung durch einen Röhrenoszillator, der durch einen piezoelektrischen Resonator auf konstanter Frequenz stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung des jeweils gewünschten Stabilitätsbereiches zwei Regelvorgänge vornimmt, von denen durch den einen die Gittererregung des Oszillators verändert und durch den anderen die Veränderung wieder kompensiert wird, und von denen der eine darin besteht, daß man die Spannung an den Enden eines zum Gitterschwingungskreis parallel geschalteten piezoelektrischen Resonators, der so bemessen ist, daß er der vollen Gitterspannung nicht standzuhalten vermag, durch Veränderung eines in Reihe mit dem Resonator geschalteten Wechselstromwiderstandes abändert, und von denen der andere in einer Abänderung des Verhältnisses der Eigenfrequenzen des Gitter- und des Anodenschwingungskreises besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen