-
Verfahren zur Transformation von Schwingungsvorgängen Bekanntlich
bildet die Transformation periodischer Vorgänge eines der wichtigsten Probleme in
denjenigen Gebieten der Technik, die auf der Ausnützung der Schwingungsvorgänge
beruhen, wie z. B. die Wechselstromtechnik und besonders die Hochfrequenztechnik.
Dabei erstreckt'sich in einigen Fällen die Transformation nur auf die Form des Vorgangs,
ohne deren Frequenz zu beeinflussen. In anderen Fällen hingegen wird gerade eine
Frequenzänderung bezweckt.
-
Die Elektrotechnik weist zahlreiche Beispiele solcher Transformation
auf. So wird z. B. zum Hinauftransformieren der Frequenz eines Wechselstromes eine
Verzerrung der Stromkurve vorgenommen, wie ,dies z. B. mittels eines Gleichrichters
geschehen kann. Beispiele von Transformation ohne Frequenzänderung bieten die allgemein
üblichen Stromuni Spannungswandler dar.
-
Bekannt sind auch Anordnungen zur Transformation von Schwingungsvorgängen
durch periodische Änderung des induktiven Parameters eines Schwingungssystems. Erfindungsgemäß
beruht das vorliegende Verfahren zur Transformation von Schwingungsvorgängen ineinander
auf periodischer Änderung des kapazitiv en Parameters eines Schwingungskreises.
-
Wie aus ,der folgenden Beschreibung zu er-_
sehen ist, hat das
vorliegende Verfahren eine ganz besonders selektive Wirkung, was seine Anwendung
zur Lösung vieler Probleme in der Praxis ermöglicht. Das Prinzip des Verfahrens
nach der Erfindung ist folgendes: Wenn man in einem Schwingungssystem eine periodische
Änderung des kapazitiven Parameters vornimmt, so wird bei gewissen zahlenmäßigen
Beziehungen zwischen der Periode der Änderung des kapazitiven Parameters und der
Eigenfrequenz das System in einen labilen Zustand gebracht, und hierdurch werden
Schwingungen hervorgerufen. Falls aber diese Beziehungen zwischen den Perioden nicht
eingehalten werden, so vergrößert sich bei der Änderung des kapazitiven Parameters
die Stabilität des Systems, und es können darin keine Schwingungen zustande kommen.
-
Damit .die Bedingung zur Entstehung von Schwingungen erfüllt wird,
ist es notwendig, daß die Periode der Änderung des kapazitiven Parameters genau
oder annähernd gleich, halb oder doppelt so groß ist wie die mittlere Schwingungsperiode
des Systems oder daß sie allgemein in einem ganzzahligen Verhältnis zu dieser steht.
Das erwähnte Transformationsverfahren ermöglicht somit auf sehr einfache Weise ,diese
Frequenz herunter zu transformieren.
-
Dabei können bei diesem Verfahren nur in den Fällen Schwingungen erregt
werden, in denen die Frequenz .der Veränderung des kapazitiven Parameters (welche
nachstehend kurz als Primär- oder Erregerfrequenz bezeichnet wird) in einem oder
mehreren bestimmten Frequenzintervallen liegt.
-
Außerhalb dieser hören die sekundären er-
regten Schwingungen plötzlich auf. Darin besteht der- -grundsätzliche
Unterschied des neuen Verfahrens gegenüber der Schwingungserzeugung bei gewöhnlicher
Resonanz, bei der die Intensität der Sekundärschwingungen mit der Frequenzänderungsverstimmung
nur allmählich abfällt, wobei die Steilheit des Abfalles in innerem Zusammenhange
mit der Dämpfung des Schwingungssystems steht.
-
Wie die Theorie zeigt, hängt die Größe dieser Wirkungsbereiche der
Frequenz einerseits von ,der Amplitude der periodischen Änderung des kapazitiven
Parameters, anderseits vom logarithmischen Dämpfungsdekrement der Eigenschwingungen
des Systems ab, und zwar in der Weise, daß je kleiner das Dekrement und je größer
die relative Amplitude der Änderung des kapazitiven Parameters ist, desto größer
die Wirkungsbereiche werden. Es ist weiter zur Schwingungserregung im sekundären
System nicht nur das Einhalten einer bestimmten, nahezu ganzzahligen Beziehung zwischen
der Frequenz des primären und der Eigenfrequenz des sekundären Vorgangs notwendig,
sondern es muß auch die relative Amplitude der Änderung des kapazitiven Parameters
größer sein als das mit
multiplizierte effektive Eigendekrement ,des sekundären Systems.
-
Auf Grund des Erläuterten ist es ersichtlich, daß das vorliegende
Verfahren zur Transformation periodischer Vorgänge darin besteht, daß eine genügend
große Änderung des kapazitiven Parameters 'des sekundären Schwingungssystems (im
Vergleich zur Eigendämpfung dieses Systems) durch einen primären periodischen Vorgang
bewirkt wird, wobei die genannte Änderung mit einer Periode erfolgt, welche genau
oder annähernd in einem relativen- Verhältnis zur Eigenschwingungsperiode des Sekundärsystems
steht.
-
Man kann zur Ausführung des vorliegenden Transformationsverfahrens
den Wert der Kapazität mechanisch oder elektrisch ändern, wobei das elektrische
Schwingungssystem nur dann in Schwingungen gerät, wenn das oben angegebene Verhältnis
zwischen der Frequenz der Parameteränderung und der Eigenfrequenz des Systems und
der Größe der Parameteränderung und der Eigendämpfung eingehalten wird.
-
Wie erwähnt, kann das neue Verfahren zur Schwingungstransformation
für Frequenzherabsetzung angewandt werden. Die charakteristische Eigentümlichkeit
dieses Verfahrens, das Auftreten von schmalen 'und scharf begrenzten Wirkungsbereichen
gestattet es, das betreffende -Verfahren erfolgreich zur Lösung einer Reihe von
praktischen Problemen auf dem Gebiete des selektiven Empfanges elektromau etischer
Schwingungen anzuwenden.
-
Da, wie erwähnt, die Leichtigkeit der Schwingungserregung nach dem
beschriebenen Transformationsverfahren von der Größe der effektiven Eigendämpfung
des sekundären Systems abhängt, so ist es zur wirksamen Ausnützung des vorgeschlagenen
Verfahrens zweckmäßig, Methoden und Mittel anzuwenden, welche die Dämpfung des sekundärem
Systems herabsetzen. Bei elektrischen Systemen kann die erwünschte Dämpfungsverminderung
zweckmäßig durch Anwendung des Prinzips der Regeneration (Rückkopplungsprinzip)
erreicht werden, z. B. mittels Elektronenröhren in einer der bekannten Schaltungen.
-
Wie die Theorie zeigt, muß das Dämpfungsdekrement im Verhältnis zur
relativen Änderungsamplitude
so klein gemacht werden, däß die Bedingungen für die Schwingungserregung erfüllt
sind, d. h.
-
'Was die Verwendung der Entdämpfung des sekundären Schwingungssystems
betrifft, so muß jedenfalls, soweit es sich um hochfrequente Ströme -handelt, eine
bestimmte, im voraus angebbare Größe der Dämpfung vorhanden sein. Ohne Dämpfungsreduktion,
wie sie z. B. mit Röhren zu erzielen ist, ist manchmal (besonders bei Hochfrequenz)
praktisch die nötige Größe der Dämpfung nicht zu erreichen.
-
Es sei noch auf eine prinzipiell und praktisch sehr wichtige Eigenschaft
des neuen Transf'ormationsverfahrens besonders hingewiesen. Wie erwähnt wurde, wird
durch die periodische Änderung des kapazitiven Parameters die Stabilität des sekundären
Systems außerhalb der Wirkungsbereiche der Frequenz vergrößert. Falls nun das sekundäre
System bereits auf irgendeine Weise selbst angestoßen ist, so zeigt sieh, daß durch
periodische Parameteränderung entsprechender Größe diese Schwingungen außerhalb
der obenerwähnten Frequenzwirkungsbereiche abgeschwächt bzw. völlig ausgelöscht
werden. In den Wirkungsbereichen dagegen bleiben sie bestehen bzw. werden verstärkt.
Diese Eigenschaft des neuen Verfahrens kann in zweckmäßiger Weise zu verschiedenen
praktischen Zwecken verwandt werden.