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Röhrengeneratorschaltung zur Erzeugung hochfrequenter Impulse Die
Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung von Röhrenoszillatoren unter Verwendung
von Gas- oder Dampfentladungsg efäß en.
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Es sind verschiedenartige Steueranordnungen von Röhrenschwingern bekannt,
beispielsweise solche, die elektromagnetische Vorrichtungen, Hochvakuumröhren oder
von :elektrischen Hilfsröhren gesteuerte Vorrichtungen verwenden. Die bisherigen
Anordnungen hatten den Nachteil, daß die Hilfsstevervorrichtung Spannungen von einer
Größenordnung ausgesetzt war, die praktisch ebenso hoch lagen, wie die des Röhrenschwingers.
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Es sind ferner auch Steueranordnungen von Röhrengeneratoren mit einem
Ionensteuerrohr bekanntgeworden, bei welchen die Steuerung des Generators unmittelbar
durch die Gleichrichter des speisenden Anodenspannungsgerätes erfolgt. Das hat jedoch
den Nachteil, daß die Anodenspannungsgleichrichter, welche die gesamte Anodenleistung
gleichrichten müssen, steuerbar sein müssen. Dadurch wird das Gleichrichteraggregat
erheblich verteuert. Zudem muß die Steuerleistung groß sein, um ein einwandfreies
Arbeiten zu ermöglichen. Ferner @muß die Isolierung des Steueraggregats entsprechend
hoch gewählt werden.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, zwei parallel geschaltete Gasentladungsröhren,
von denen mindestens eine in ihrer Entladung steuerbar ist, in einen Schwingungskreis
einzuschalten. Auch in diesem Falle muß jedoch die Steuerröhre die gesamte Hochfrequenzspannung
als Sperrspannung aushalten.
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Es bestand daher das Bedürfnis nach einer Anordnung, .die eine zufriedenstellende
Steuerung von Röhrenschwingern mittels Gasentladungsröhren
ohne
Verwendung einer teuren und komplizierten Hilfsausrüstung ermöglichte.
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Erfinclungsgemäß wird deshalb bei einer kölirengeneratorschal tung,
bestehend aus einem Speisekreis, einem Belastungskreis, einem Oszillatorkreis und
einem eine Gasentladungsröhre enthaltenden Steuerkreis, welcher bei gesperrter Gasentladungsröhre
die hochfrequenten Schwingungen unterbindet, der Oszillator aus einer Stromquelle
für pulsierenden Gleichstrom gespeist. Die hochfrequenten Schwingungen des Oszillators
setzen dabei hei jedem Nulldurchgang des pulsierenden Gleichstroms aus und die Gasentladungsröhre
ist so geschaltet, daß die Nulldurchgänge des pulsierenden Gleichstroms unmittelbar
für das Erlöschen der Gasentladungsstrecke ausgenützt werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung :ollen nachstehend zwei Ausführungsbeispiele
;in Hand der Zeichnung beschrieben werden.
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Abb. i zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung zur Steuerung eines
Oszillators.
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Abb. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Anordnung zur Steuerung
eines ohne besonderen Gleichrichter arbeitenden Oszillators.
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Eine Gasentladungsröhre i mit der Anode 2. der Kathode 3 und dem Steuergitter
q. dient zur Steuerung eines Oszillators, beispielsweise des mit 5 bezeichneten.
Unter Gasentladungsröhre ist eine der üblichen Gas- oder Dampfentladungsröhren (Thvratron)
zu verstehen. Der Oszillator besteht aus einer Röhre 6 mit der Anode ,~, der Kathode
8 und dem Steuergitter 9, der zusammen mit den parallel liegenden Elementen (Spule
i o und Kondensator 12) Schwingungen verhältnismäßig hoher Frequenz erzeugt. Die
Spule io besitzt einen Abgriff zur Speisung des Oszillators 5. Der Steuerkreis mit
selbsterzeugter Vorspännung für (las Steuergitter g der Röhre 6 enthält den
Kondensator 13 und den Widerstand 14. Ein Widerstand 15 zur Strombegrenzung
ist durch den Leiter 16 mit der Kapazität 13 und dem Widerstand 1q. verbunden;
ein Widerstand 17 liegt im Kathodenkreis der Röhre 6. Die Kathode 8 der Röhre
6 ist über die Leitungen 18, eine Sekundärwicklung 19 eine: Heiztransformators
2o und über 21 finit der Anode 2 der Entladungsröhre i verbunden. Die Kathode 3
der Röhre i ist über die Sekundärwicklung 23 eines Kathodenheiztransformators 22
und über die Leiter 24, 25 und 26 mit den Widerständen 1q. und 17 verhunden. Zur
Steuerung der Entladungsröhre i wird ein Stromkreis 27 verwendet, welcher über einen
Widerstand 28 parallel zur KathOde ,; und dem Steuergitter .1 liegt.
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Der Belastungskreis :29 wird aus der Wicklung 30 gespeist,
die mit der Spule io induktiv gekoppelt ist und auf den Belastungskreis 29 ein Potential
verhältnismäßig hoher Frequenz überträgt. Durch die Steuerung der Röhre i wird der
Oszillator 5 gesteuert und dadurch wiederum die Steuerung des Kreises 29 bewirkt.
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Zur Lieferung eines pulsierenden Gleichstroins für den Oszillator
5 wird ein geeigneter Gleichrichter, beispielsweise der zweiphasige Röhrengleichrichter
32, von einem Wechselstromkreis 31 verhältnismäßig niedriger Frequenz erregt.
Der Gleichrichter 32 besteht aus den Röhren 33 und 3d., die von dem Wechselstromkreis
3 1 durch einen Transformator 35 finit der Sekundärwicklung 36 erregt werden,
welche mit der mittleren Anzapfung 37 versehen ist. Die Kathoden der Röhren 33 und
3.4 sind durch eine Sekundärwicklung 39 eines Katliorlenheiztransformators'38 und
über die Leiter ,1o und .4i mit der Abzweigstelle i i der Spale io verbunden. Ein
Leiter 42 verbindet den Oszillator 5 mit dem Gleichrichter 32 und dient als negative
Seite der Gleichstromquelle 43, während der Leiter .1o an der positiven Seite liegt.
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Der parallel zur Gleichstromquelle 43 liegende Kondensator .4.4 dient
zum Durchlassen der Hochfrequenzschwingungen. Zum Entladen des Kondensators 44 bei
nichtarbeitendem Oszillator 5 ist ein verhältnismäßig hoher Widerstand 45 zum Kondensator
44 und zur Gleichstromquelle 43 parallel geschaltet.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. t werde angenommen,
der Gleichrichter J2 liefere dem Kreise .43 eine ungeliebte pulsierende Gleichspannung.
Da die Kapazität 1:1. und der Widerstand :15 nicht zur Glättung des pulsierenden
Gleichstromes des Gleichrichters bestimmt sind, so wird dieser auf den Oszillator
5 übertragen. Wenn die Röhre i durch Anlegen einer angepaßten negativen Spannung
alt (las Steuergitter q. mittels des Kreises 27 nichtleitend gehalten wird, so 1
kommt der Oszillator 5 nicht zum Schwingen. Wird indessen die Röhre i durch ein
passendes Potential am Steuergitter .4 leitend gemacht, so bildet sie einen Nebenschluß
zum Widerstand 17. Beim Kurzschließen des Widerstandes 17 durch die
Röhre i wird die Vorspannung ant Steuergitter g der Röhre 6 ausreichend verkleinert,
um den Kreis 5 schwingen zu lassen und in den Belastungskreis 29 eine modulierte
Hochfrequenzspannung einzuführen. Solange Röhre i leitet, wird der Oszillator 5
schwingen.
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Die Röhren 33 und 34 leiten abwechselnd, bewirken die Gleichrichtung
des \ iederfrequenzwechselstromes aus der Stromquelle 31
und liefern dem Kreise
.43 einen unipolaren, pulsierenden Strom. Der Weg des gleichgerichteten
Niederfrequenzstromes
geht über L eiter4o und 41, Spule io, Röhre 6, Leiter 18, Sekundärwicklung 1,9 des
Transformators 2o, Leiter 21, Widerstand 17 und über die Leiter 26, 46 und 42. In
leitendem Zustande wird die Röhre i natürlich einen Nebenschluß zum Widerstand 17
bilden und den gleichgerichteten Niederfrequenzstromdurch die Sekundärwicklung
23 des Transformators 22 und :durch die Leiter 24, 25, 46 und 42 fließen
lassen. Der Kreis für die vom Oszillator 5 erzeugten Hochfrequenzschwingungen enthält
die Spule io, die Kapazität 12, die Röhre 6, die Leiter 18, die Röhre i, die Sekundärwicklung
23 des Transformators 22, die Leiter 24, 25, 46 und die Kapazität 44.
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Gegen Ende eines jeden Impulses des unipolaren, aus dem Wechselstromnetz
31 durch den Gleichrichter 32 auf den Oszillator 5 übertragenen Potentials bewirkt
der aus Widerstand 14 und Kapazität 13 bestehende Stromkreis mit selbsterzeugter
Vorspannung, daß der Oszilaltor 5 infolge der negativen, an das Steuergitter 9 der
Röhre 6 gelegten Vorspannung mit Schwingen aufhört. Die Entionisi.erungszeit der
Röhre i ist nicht kurz genug. um :dem Steuergitter 4 die Steuerfähigkeit zwischen
den Perioden der Hochfrequenzschwingungen wiedererlangen zu lassen. Aber die durch
den Kondensator13 und en Widerstand 14 erzeugte Selbstvorspannung bewirkt, daß der
Oszillator 5 mit Schwingen aufhört, und unterbricht den Strom nahe am Ende jeder
halben Periode des Wechselstromes der Stromquelle 31. Die Röhre i wird nichtleitend,
wenn ein passendes, negatives Potential durch den Kreis 27 an das Steuergitter angelegt
wird. Wenn die Röhre i nicht leitet, wird die negative, an :das Steuergitter 9 der
Röhre 6 angelegte Vorspannung durch die folgenden unipolaren Impulse auf diesem
erhöhten Werte gehalten werden und läßt die Röhre 6 nichtleitend und hindert damit
den Oszillator 5 am Schwingen. Diese Erhöhung der Vorspannung wird durch .den gleichgerich..
teten, durch den Widerstand 17 fließenden Niederfrequenzstrom verursacht. Wenn die
Röhre i wieder leitend gemacht wird, wird die negative, an das Steuergitter 9 der
Röhre 6 angelegte Vorspannung auf einen Wert herabgesetzt, welcher .das Schwingen
des Oszillators 5 zuläßt.
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Da der Oszillator 5 mittels der Röhre r gesteuert werden kann, versteht
es sich von selbst, daß durch Steuerung der Leitfähigkeit der Röhre i durch den
Kreis 27 auch die Erregung des Belastungskreises z9 steuerbar ist. Solange die Röhre
i leitet, wird er Oszillator 5 auf :den Verbraucherkreis 29 Hochfrequenzirnpulse
übertragen.
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Abb. 2 zeigt eine Anordnung zur Steuerung eines Oszillators der Gleichrichterbauart.
Eine Entladungsröhre 47 mit vorwiegend elektronischer Entladung mit der Anode 48,
der Kathode 49 und einem Steuergitter 5o dient zur Steuerung eines Schwingers 51
der Gleichrichterbauart, der seinerseits einen Belastungskreis 52 erregen soll.
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Der Oszillator 51 kann von einem verhältnismäßig niederfrequenten
Wechselstromkreis 53 durch einen Transformator 54 mit einer Sekundärwicklung 55
erregt werden, die mit einer mittleren Anzapfung 56 versehen ist. Die Röhren 57
und 58 mit den Anoden -59 und 6o, den Kathoden 61 und 62 und den Steuergittern 63
und 64 dienen im Schwingerkreis 51 zur Gleichrichtung des Wechselpotentials der
Quelle 53 und zur Erzeugung der Hochfrequenzschwingungen. Ein Hochfrequenztransformator
65 mit mehreren Wicklungen besitzt die primären Wicklungen 66 und 67 sowie die sekundären
68 und 69. Er soll die an der Sekundärwicklung 55 des Transformators 54 auftretende
Spannung auf die Anoden 59 und 6o der Röhren 57 und 58 übertragen. Außerdem liefert
der Transformator 65 auch die erforderliche induktive Reaktanz für den Oszillator
5i. Die Kapazitäten 70 und 70' sind zwischen den oberen und unteren Enden
und der mittleren Abzweigstelle 56 der Sekundärwicklung 55 des Transformators 54
verbunden. Die Anoden 59 und 6o der Röhren 57 und 58 sind mit der Sekundärwicklung
55 des Transformators 54 über die Leiter 71 und 72, die Wicklungen 66 und 67 und
über die Leiter 73 und 74 verbunden. Eine Kapazität 75, die parallel zur Sekundärwicklung
68 des Transformators 65 liegt, dient als Teil des Hochfrequenzschwingungskreises.
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Ein Stromkreis mit selbsterzeugter Vorspannung zur Erregung der Steuergitter
63 und 64 der Röhren 57 und 58 enthält eine Kapazität 76 und- einen Widerstand 77.
Die Widerstände 78 und 79, die mit den Steuergittern 64 und 63 der Röhren 57 und
58 in Reihe geschaltet sind, sollen Störschwingungen unterdrücken.
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Zwecks Steuerung des Oszillators 51 und um die Entladungsröhre 47
am Ende jeder halben Periode des gleichgerichteten Potentials des Wechselstromkreises
53 nichtleitend zu rnachen, wird ein Stromkreis 8o benutzt, der eine Impedanz, beispielsweise
einen Widerstand 81, einen Widerstand 82 und eine parallel zu letzterem liegende
Kapazität 83 enthält. Der Widerstand 81 ist durch den Leiter 84 mit der Anode 48
der Röhre 47 und über den aus Widerstand 82 und Kapazität 83 bestehenden Parallelkreis,
über den Leiter 85 und eine Sekundärwicklung 87 eines Heiztransformators 86 mit
der Kathode 49 verbanden.
Die Anode 48 der Gasentladungsröhre 47
liegt über die Sekundärwicklung 89 eines Heiztransformators 88 und über die Leiter
go und gi an den Kathoden 61 und 62 der Röhren 57 und 58. Die mittlere Anzapfung
56 der Sekundärwicklung 55 ist über die Leiter 92 und 93 mit den Enden der Widerstände
81 und 82 und der Kapazität 83 verbunden. Leiter 94 verbindet das untere Ende des
Widerstandes 7 7 in dem Stromkreise mit selbsterzeugter Vorspannung und eine Abzweigstelle
der Sekundärwicklung 68 des Hochfrequenztransformators 65.
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Der Zeitkreis 95 kann zur periodischen Steuerung der Leitfähigkeit
der Entladungsröhre 47 benutzt werden und somit auch zur Steuerung des Oszillators
Si. Mittels des Zeitkreises 95 wird über die Leiter 96, 97 und 93,
über den Widerstand 82, den Leiter 85 und die Sekundärwicklung 87 ein periodisches
Potential von passender Wellenform auf das Steuergitter 5o und die Kathode 49 der
Röhre 47 übertragen. Der Zeitkreis 95 besteht aus einer Gleichstromquelle 98, einem
Spannungsteiler 99 mit den Widerständen ioo und ioi, von denen ersterer einen
verstellbaren Kontakt io2 hat; aus einer Kapazität 103, einem Widerstand
io4, einem Hilfsentladungskreis. der einen in Reihe geschalteten Widerstand io5
und eine Kapazität io6 enthält, und aus einer die Kapazität 103 periodisch
entladenden Vorrichtung, beispielsweise einer elektrischen Gasentladungsröhre 107
mit einem Steuergitter io8. Eine Selbstinduktionsspule iog liegt in Reihe mit der
Röhre 107 und unterstützt die Steuerung derselben. Ein Transformator i io, vorzugsweise
von der Bauart, die zur Lieferung einer Spannung spitzer Wellenform bestimmt ist,
ist im Gitterkreis der Röhre 107 so geschaltet, daß er letztere zu vorher festgelegten
Zeiten leitend macht. Der Transformator mo kann von der Wechselstromquelle 53 erregt
werden, um die Periode des Kreises 95 zu steuern. Dadurch wird eine Abhängigkeit
zwischen der Steuerung der Röhre 47 und dem Wechselpotential der Quelle 53 bewirkt.
Ein Schalter 112, der feste, mit den Zuführungen einer Kapazität io6 verbundene
Kontakte 113 und 114 sowie einen Drehhebel 115 besitzt, dient dazu, das Verhältnis
der Periode des Nichtleitens zur Periode des Leitens der Röhre 47 einzustellen.
Liegt der Drehhebel auf dem Kontakt 113, so ist das an das Steuergitter 5o der Röhre
47 gelegte Potential von verhältnismäßig kurzer Dauer und bewirkt dadurch ein lioiies
Verhältnis der Periode des Nichtleitens zur Periode des Leitens. Liegt dagegen der
Drehhebel auf dem Kontakt i i4, so ist das Potential von längerer Dauer und bewirkt
dadurch eine Zunahme in der Periode des Leitens der Röhre .17 und eine Abnahme im
Verhältnis der Periode des Nichtleitens zur Periode des Leitens.
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Wenn der Oszillator 51 von der Röhre 47 gesteuert wird, werden die
Röhren 57 und 58 abwechselnd das Potential der verhältnismäßig niederfrequenten
Wechselstromquelle 53 gleichrichten und gleichzeitig werden modulierte Hochfrequenzschwingungen
entstehen, welche über die Wicklung 69 des Hochfrequenztransformators 65 auf den
Belastungskreis 52 übertragen werden. Solange die Röhre :47 nichtleitend ist, wird
Kreis 51 «-egen der vergrößerten negativen Vorspannung, die über die Widerstände
79, 77 und 78 an den Steuergittern 63 und 64 der Röhren 57 und 58 liegt, nicht schwingen.
Diese erhöhte negative Vorspannung rührt von dem gleichgerichteten, durch den Widerstand
81 fließenden Niederfrequenzstrome her. Wenn dagegen die Röhre .;.7 leitend wird
und somit einen \ebenschluß zum Widerstand 81 bildet, wird die negative Vorspannung
an den Steuergittern 63 und 64 verkleinert werden und den Kreis 51 bei der durch
die Kreiskonstanten bestimmten Frequenz schwingen lassen.
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Gegen Ende jeder halben Periode des gleichgerichteten Wechselpotentials
wird der die Vorspannung selbst erzeugende Kreis für die Steuerglieder 63 und 64
der Röhren 57 und 58 letztere nichtleitend machen, welche wiederum den Stromfluß
durch die Röhre 47 für eine Zeitlang unterbrechen werden, die gleich der oder größer
als dieEntionisierungszeit ist, die gebraucht wird, das Steuergitter 5o seine Steuerfähigkeit
wiedererlangen zu lassen.
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Während der halben Periode entgegengesetzter Polarität durchfließt
der gleichgerichtete Niederfrequenzstrom den unteren Teil der Sekundärwicklung 55
des Transfortnators 5.4, den Leiter 72, die Primärwicklung 6; des Transformators
65, den Leiter 74, die Röhre 58, den Leiter gi, die Sekundärwicklung 74, die Röhre
58, den Leiter gi, die Sekundärwicklung 89 des Transformators 88, den Leiter 84,
den Widerstand 81 und die Leiter 93 und 92. Wenn die Entladeröhre 47 leitet und
den Kreis 5 i schwingen läßt, so wird diese Röhre in wirksamer Weise einen Nebenschluß
zum Widerstand 81 bilden und den \iederfrequenzstrom durch die Röhre 47, die Sekundär«-icklung
87 des Transformators 86, den Leiter 85 und den aus Widerstand 82 und Kapazität
83 bestehenden Parallelkreis durchlassen. Der Kondensator 83 wird auf die Anode
48 der Röhre 47 über den Widerstand 81 ein negatives Potential übertragen, die lrttionisierung
der Röhre bewirken und sie am Ende der Zeit jeder Halbperiode des Niederfrequenzstromes
nichtleitend machen.
Wird eine periodische Erregung des Belastungskreises
52 erstrebt, so kann man mittels des Zeitkreises 9-5 ein periodisches Steuerpotential
auf das Steuergitter 5o der Röhre 47 übertragen. Der Zeitkreis wird die Röhre 47
periodisch leitend machen, somit den Kreis 5 i zum Schwingen bringen und dem Belastungskreis
52 hochfrequente Schwingungen liefern. Die Erregungsperioden und die Intervalle
zwischen den Erregungsperioden des Belastungskreises 52 kann man durch Wahl der
Konstanten für den Zeitkreis 9,5 und durch Einstellung des verstellbaren Kontaktes
io2 bestimmen.
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Die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung sind zur
genauen und zuverlässigen Steuerung von OszillatoTen mittels Gasentladungsröhren
geeignet. Es hat sich herausgestellt, daß die an der Steuerröhre auftretenden Spannungen
sehr viel kleiner sind als die Steuerspannungen bei den früheren Anordnungen. Beispielsweise
wird in dem Falle, wenn die an der Sekundärwicklung 55 des Transformators 5¢ in
Abb. a auftretende Spannung annähernd 22oo Volt beträgt, die an der Steuerröhre
47 auftretende Spannung einen Wert von etwa 70 Volt haben, während bei den
bisherigen Anordnungen die Steuerröhre einer Spannung von annähernd 770 Volt
ausgesetzt sein würde.