DE613355C - Kristallgesteuerter Schwingungserzeuger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kristallgesteuerten Schwingungserzeuger, bei dem zur Erhöhung der Frequenzkonstanz mehrere Kristalle in verschiedenen Elektro-S denkreisen derselben Röhre verwendet werden.

Es ist bekannt, mehrere Kristalle von annähernd derselben Eigenfrequenz, aber mit gegensinnigen Temperaturkoeffizienten, in ein und denselben Schwingungskreis zu schalten. Auf diese Weise kann man den Einfluß von Temperaturschwankungen auf die erzeugte Frequenz weitgehend unterdrücken. Eine Steigerung der Frequenzstabilität über das durch die Resonanzschärfe eines einzigen Kristalles gegebene Maß hinaus tritt nicht ein.

Erfindungsgemäß werden zwei oder mehrere Kristalle in Stromkreisen eingeschaltet,

ao die an verschiedene Elektroden derselben Röhre angeschlossen sind; insbesondere soll je ein Kristall in den Gitter- und Anodenkreis eingesetzt werden. Ein weiterer Kristall kann beispielsweise im Rückkopplungsweg liegen. Der Vorteil, der durch die Verwendung je eines scharf abgestimmten Resonanzgliedes in verschiedenen Kreisen erzielt wird, läßt sich leicht durch folgende Überlegungen ermitteln: Bekanntlich stellt sich in einem selbsterregten Sender die Betriebsfrequenz stets so ein, daß zwischen Gitter- und Anodenkreis im wesentlichen Phasenopposition, herrscht. Dabei sind jedoch gewisse Änderungen in der Phasenbilanz, die infolge von Frequenzschwankungen entstehen, niöglieh. Diese maximalen Phasenänderuiigen werden bereits bei um so kleineren Frequenzschwankungen auftreten, d. h. der Sender wird um so stabiler sein, je schwächer gedämpft die im Gitter- bzw. Anodenkreis liegenden Impedanzen sind. Nach Barkhausen tritt eine Selbsterregung dann ein, wenn die Rückkopplung phasenrein ist. Diese Forderung ist bei stark gedämpften Resonanzkreisen über einen weiteren Frequenzbereich erfüllt als bei schwach gedämpften.

Bisher hat man nur im Gitterkreis Kristallresonatoren verwendet, während im Anodenkreis stark gedämpfte, ja sogar aperiodische Impedanzen liegen. Infolgedessen trat im Anodenkreis praktisch keine Phasenänderung auf, sondern diese kam hauptsächlich im Gitterkreis zustande. Beim Erfindungsgegenstand addiert sich jedoch zur Phasenänderung im Gitterkreis eine ebensolche im Anodenkreis; daher läßt diese Anordnung nur ge-

ringere Frequenzschwanjcungen zu als die älteren Schaltungen. Dieser Effekt kann noch dadurch gesteigert werden, daß auch im Rückkopplungskreis ein schwach gedämpftes Resonanzglied, nämlich ein Kristall, eingeschaltet wird. Während also bei den früheren Mehrkristallschaltungen keine Erhöhung der Frequenzkonstanz über das durch einen Kristall allein erreichte Ausmaß hinaus erzielt ίο wurde, ist dies beim Erfindungsgegenstaiid der Fall.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. ι liegt der Kristall 2 zwischen dem Gitter 4 und dem Heizfaden 6 einer Schirmgitterröhre 8. Die Spannung für die Anode 10 wird über die Drossel 12 zugeführt, während das Schirmgitter 14 über einen Kondensator 16 hochfrequenzmäßig geerdet ist. Dem Steuergitter 4 wird die Vorspannung von einer Batterie 18 über eine Drossel 20 zugeführt. Der Kristall kann mit dem Gitter direkt verbunden werden. Zweckmäßigerweise wird man. ihn aber gegenüber Gleichspannungen durch einen Kondensator 22 abriegeln. Im Anodenkreis liegt ein ähnlicher Kristall 24, der ebenfalls gegen die Anodenspannung durch einen Kondensator 26 und gegen die Gitterspannung der nächsten Stufe durch einen Kondensator 28 abgeriegelt ist.

Dieser Kristall 24 ersetzt den bisher üblichen Anodenkreis, bestehend aus einer Induktanz und einer Kapazität, in Parallelschaltung zwischen Anode 10 und Kathode 6 der Röhre 8.

Die Kristalle 2 und 24 sind für dieselbe gewünschte Arbeitsfrequenz geschliffen, wobei dafür gesorgt werden muß, daß sie für solche Eigenfrequenzen geschliffen werden, daß sie für die gewünschte Arbeitsfrequenz die richtige Reaktanz ergeben. Z. B. bei . direkter kapazitiver Rückkopplung vom Anodenkreis auf den Gitterkreis sollen die Kristalle 2 und 24 so geschliffen werden, daß sie bei der gewünschten Arbeitsfrequenz induktive Reaktanzen darstellen. Ferner sollen die Kristalle so geschnitten oder so gewählt werden, daß sie jeweils verschiedene, z. B. der eine einen positiven und der andere einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, wodurch sich die Einflüsse von Raumtemperaturänderungen von selbst ausgleichen.

Die Ausgangsenergie der Röhre 8 wird über einen Kondensator 28 der Steuerelektrode einer Röhre 30 zugeführt, deren Ausgangskreis 32 mit einem Gerät ,34 gekoppelt ist, das einen Verstärker, einen Frequenzvervielfacher oder einen Modulator, dem die Modulationsspannungen von der Quelle 36 zugeführt werden, darstellen kann. Der resultierende modulierte Ausgang wird dann über einen Kraftverstärker 38 der Antenne 40 zugeführt. (B +) sind die Leitungen, die zur Anodenspannungsquelle und (SG +) die, die zur Schirmgitterspannungsquelle führen.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 liegt der Kristall 2 zwischen den Steuergittern der Röhren 8 und 42 und der Kristall 24 zwischen den Anoden dieser Röhren. Die Anodenspannung wird über Drosseln 12 und 54 zugeführt. Der Kristall 2 ist gegen die Gleichspannung der Gitterbatterie 18 durch die Kondensatoren 22 und 46 abgeriegelt. 48 und 50 sind Neutrokondensatoren. Die Ausgangsenergie der kristallgesteuerten Röhren 8 und 42 wird über die Kondensatoren 28 und 56 den in Gegentakt geschalteten Schirmgitterröhren 30 und 58 zugeführt, deren Anoden mit dem Schwingungskreis 60 verbunden sind.

Wie im vorhergehenden Abschnitt schon beschrieben, sollen auch die Kristalle für eine Schaltung, gemäß Fig. 2 so geschliffen werden, daß die Rückkopplungsspannungen für Schwingungserzeugung von richtiger Phase sind. Die Kondensatoren 62, die den Kristall gegen Gleichspannung abriegeln, können erforderlichenfalls auch in Wegfall kommen.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 ist ein Schirmgitter zur Verringerung der Rückkopplung vorgesehen. Der Zweck einer solchen Maßnahme ist die Verringerung der Belastung des Kristalles und damit die Erzielung einer guten Frequenzstabilität. In Fig. 2 wird die Rückkopplungsregelung durch eine neutralisierte Kreuzschaltung der Röhren erreicht. '

Man kann die Einstellung der' Rückkopplung auch durch veränderliche Anschlüsse der Gitter an die Widerstände 44 erreichen. Eine solche Schaltung, die gleichzeitig nur eine einzige Röhre in den einzelnen Stufen enthält, zeigt Fig. 3. Hier dient der Neutrokondensator 48 einem doppelten Zweck, einerseits muß er die Rückkopplung regeln und andererseits die Anodenspannung vom Kristall 2 fernhalten. Eine weitere Möglichkeit zur Regelung der Rückkopplung ergibt sich, wenn man den Anschluß des Steuergitters an den Widerstand 44 veränderlich ausbildet. Dieser Widerstand 44 kann erforderlichenfalls auch durch eine mit Anzapfungen versehene Spule «» ersetzt werden. Die Schaltung wird dabei zweckmäßigerweise ohne Kristall 2 mit Hilfe des Kondensators 48 vollständig neutralisiert. Durch Einfügen des Kristalls in den Kreis wird der Kapazitätsausgleich genügend gestört, so daß eine Schwingungserzeugung möglich wird.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 sind die Ein- und Ausgangskreise der Röhre so gegeneinander abgeschirmt, daß keine zur Schwingungserzeugung ausreichende Rückkopplung auftritt. Die Rückkopplung erfolgt durch

einen Kristall 62, der zwischen Anode und Gitter der Röhre 8 liegt. Die Kristalle 2 und 24 entsprechen Kristallen 2 und 24 der Fig. 1. Die Gitterspannungen liefert der Widerstand 64; das Schirmgitter ist für Hochfrequenz durch die Kondensatoren 66 geerdet und über einen Widerstand 68 mit der Anodenspannungsquelle verbunden. Im Anodenkreis des Rohres 8 liegt parallel zum Kristall 24 ein Widerstand 70, über den die Gleichspannung der Anode zugeführt wird.

Die Kristalle 2, 62 und 24 sind annähernd für dieselbe Frequenz geschliffen. Durch entsprechende Wahl der Eigenfrequenzen und geeignete Einstellung der mit den Kristallen in Reihe liegenden Kapazitäten erhält man die richtige Phase der Rückkopplungsspannungen zur Schwingungserzeugung bei einer Arbeitsfrequenz, die etwa der mittlere Wert der Eigenfrequenzen der drei Kristalle ist.

Fig. 4 zeigt eine der Fig. 5 entsprechende Schaltung mit Gegentaktanordnung. Die Kristalle 2 und 24 bilden den Gitter- und Anodenkreis, die Kristalle 62 und 72 die einzigen Rückkopplungskreise von den Anodenkreisen zu den Gitterkreisen. Um eine gute Feineinstellung zu ermöglichen, ist der Kristall 24 nicht nur mit einer verstellbaren Elektrode 74 versehen, sondern außerdem zwischen den beiden veränderlichen Kondensatoren 76 und 78 angeordnet. Wie in Fig. 2 wird die Ausgangsenergie über die Kondensatoren 28 und 56 den in Gegentakt geschalteten Röhren 30 und 50 zugeführt. Während des Betriebes schwingen alle Kristalle mit einer gemeinsamen Arbeitsfrequenz, die im allgemeinen zwischen den Eigenfrequenzen der in der Schaltung befindlichen Kristalle liegt, d. h. die Frequenz, mit der die Kristalle in den einzelnen Kreisen schwingen, unterscheidet sich nur wenig von ihrer Eigen- oder Grundfrequenz.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kristallgesteuerter Schwingungserzeuger, bei welchem mehrere piezoelektrische Kristalle verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kristalle in zwischen verschiedenen Elektroden derselben Röhre angeschlossenen Stromkreisen liegen.

2. Schwingungserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Gitterkreis als auch im Anodenkreis ein piezoelektrischer Kristall liegt.

3. Schwingungserzeuger nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Kristall im Rückkopplungsweg liegt.

4. Schwingungserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in verschiedene Kreise eingeschalteten •Kristalle Temperaturkoeffizienten solcher Größe und solchen Vorzeichens besitzen, daß .die Temperaturschwankungen auf die Frequenz der erzeugten Schwingungen keinen Einfluß ausüben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen