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Anordnung zur Erzeugung von Kippspannungen niedriger Frequenz für
Kathodenstrahloszillographen Für Messungen mit Kathodenstrahloszillographen benötigt
man bekanntlich Kippspannungen, wenn ein stehendes Bild erzeugt werden soll. Für
genaue Messungen, z. B. von Phasenwinkeln, ist hierbei ein genauer Synchronismus
zwischen den periodischen elektrischen Vorgängen, die durch Drehung eines Gerätes
(Goniometer, Kondensator) hervorgerufen werden, und den Kippschwingungen erforderlich.
Es wird also verlangt, daß der lineare Anstieg der Kippschwingung proportional mit
dem Drehwinkel des rotierenden Gerätes verlaufen soll. Derartige Messungen kommen
z. B. bei der Messung des Einfall: Winkels der auf eine aus mehreren Antennen bestehenden
Richtantennenanlage einfallenden Strahlung vor. Die Erfindung gibt eine einfache
Lösung für diese Aufgabe, bei welcher keine verwickelten Synchronisiereinrichtungen
erforderlich .sind.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
zur Herstellung der hohen Kippspannungen, «velche bekanntlich einige i ooo Volt
hoch sind, keine Gleichspannungsquellen hoher Gleichspannung erforderlich .sind.
Diesen Nachteil haben nämlich die bis heute gebräuchlichen Kippschwingungserzeuger,
welche eine Gleichspannung auf mechanischem Wege, z, B. mittels eines rotierenden
Potentiometers, in eine .Kippschwingung umwandeln.
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Nach der Erfindung erfolgt zur Aufzeichnung periodischer elektrischer
Vorgänge auf dem Kathodenstrahloszillograph, welche durch Drehung eines rotierenden
Gerätes (Goniometer, Kondensator) hervorgerufen werden, zunächst die mechanische
Modulation einer Hochfrequenzspannung synchron mit dem Drehwinkel des rotierenden
Gerätes, worauf die modulierte Hochfrequenzspannung verstärkt, gleichgerichtet und
die gewonnene Kippspannung von der überlagerten Hochfrequenz gereinigt wird.
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Die mechanische Modulation einer Hochfrequenzspannung
zur
Herstellung von Kippspannungen ist für Kathodenstrahlröhren zum Fernsehempfang bekannt.
Diese modulierte Hochfnequenzspannung wird hierbei jedoch unmittelbar zur Ablenkung
verwendet. Eine mechanische Synchronisierung ist bei dieser bekannten Anordnung
nicht vorgenommen, da kein rotierendes Gerät vorhanden ist, mit welchem Synchronismus
herzustellen ist.
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Die Verstärkung einer niedrigen Frequenz in der Weise, daß mit der
niedrigen Frequenz eine Wechselspannung moduliert und diese dann verstärkt und gleichgerichtet
wird, ist an sich bekannt. Eine derartige Verstärkung bildet jedoch, wie aus vorstehendem
ersichtlich, nur einen Teil der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, welche sich mit
der Synchronisierung befaßt.
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An Hand der als Beispiel dienenden Abbildungen wird die Erfindung
nachfolgend näher erklärt. In diesen Abbildungen wird nur die Herstellung der Kippschwingungen
selbst beschrieben. Das erwähnte rotierende Gerät ist mit dem mechanischen Modulator
gekuppelt zu denken.
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Abb. i zeigt eine grundsätzliche Schaltung der Kippschwingungserzeugung.
Im Generator H wird die Trägerfrequenz (beispielsweise von 4o kHz) erzeugt. Diese
wird in dem Modulator M mit der auf mechanischem Wege erzeugten Kippschwingung moduliert.
Die modulierte Frequenz wird in dem folgenden Resonanzverstärker V entsprechend
verstärkt und der Gleichrichterstufe D zugeführt. Die gleichgerichtete Schwingung
geht durch den Filterkreis F von geeigneter Durchlaßbreite und wird über eine Stufe
N, welche eine Gleichspannung zur Verschiebung des Nullpunktes der Braunsehen Röhre
führt, den AbIenkplatten der Braunsehen Röhre U zugeleitet.
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Abb.2, 3 und 3a erklären den Grundgedanken der Anordnung zur Erzeugung
der Kippspannung.
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Wie Abb. 2 erkennen läßt, liegt an der konstanten Hochfrequenzspannungsquelle
ee ein kapazitiver Spannungsteiler, der aus einem veränderlichen Kondensator C,
und einem festen Kondensator C. besteht. Am festen Kondensator wird die Ausgangsspannung
La abgenommen.
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Die Abb.3 zeigt die Zunahme der Kapazität am Kondensator C, in Abhängigkeit
vom Drehwinkelß. Die Kapazität des Kondensators C, nimmt bis ß = 18o' lineax zu
und fällt dann zwischen f= i 8o° und ß = 36o° linear ab. Bei ß = i 8o° wird der
Kondensator dann abgeschaltet. Die Wirkung der Kapazitätsveränderung auf die Trägerschwingung,
d. h. die Modulation dieser Schwingung, zeigt Abb.3a für den Fall, daß während der
zweiten Hälfte der Achsendrehung der Kondensator abgeschaltet bleibt.
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Da der Spannungsanstieg für den Sägezahn nun aber linear von Null
bis 36o- erfolgen soll, verwendet man zwei Kondensatoren C und Cl" in Abb, q., die
in ihrer Plattenstellung um i8o° gegeneinander verschoben sind und von der Hauptachse
HA mittels einer Übersetzung so angetrieben «<erden, daß die Kondensatorachse
1(A nur die halbe Umdrehungszahl besitzt. Gleichzeitig sitzt auf der Achse ein Umschalter
US mit den strichpunktierten Verbindungen zu den Kondensatoren, welcher nach dem
Eindrehen von Kondensator Ci von o bis i 8o' diesen ab-und den Kondensator C," einschaltet.
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Den Kapazitätsverlauf bei diesem Doppelkondensator in Abhängigkeit
von der Drehung der Hauptachse bzw. der Kondensatorachse (Hauptachse mit dem Winkel
u, Kondensatorachse mit dem Winkel ß) zeigt Abb. 5a.
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Damit der Sägezahnrücklauf möglichst rasch stattfindet und keine Verzögerung
durch RC-Glieder eintreten kann (man müßte nämlich dem Kondensator C. in Abb.2 einen
Gitterableitwiderstand parallel legen), ist es vorzuziehen, den Kondensator C. der
Schaltung durch einen Widerstand R2 zu ersetzen, wie es in Abb. 5b gezeigt ist.
Es ist dabei zu beachten, daß der Wechselstromwiderstand des Steuerkondensators
gegen den Ahgriffwiderstand R2 groß ist, damit ein möglichst linearer Kippspannungsanstieg
erreicht werden kann.
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Das gesamte Schaltbild der Anordnung ist in Abb.6 dargestellt. Die
Bezeichnungen sind genau so gewählt wie in der Blockskizze der Abb. i, nur die Anordnung
N zur Erzeugung der Vorspannung für die Einregulierung des Nullpunktes ist weggelassen.
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Es wird noch auf folgendes hingewiesen Die Wahl der Trägerfrequenz
bestimmt sich aus der Forderung für die Linearität und die Größe der Rücklaufzeit.
Sie kann aus der Fourierzerlegung der Kippfrequenz beurteilt werden. Da nach der
Gleichrichtung der Träger ausgefiltert wird, ist es günstig, die Trägerfrequenz
noch etwas höher zulegen und dann die obere Grenze für den Durchlaßbereich des Filters
noch höher zu wäh-@len als die höchste für die 'einwandfreie Wiedergabe der Kippschwingung
erforderliche Frequenz. Es ist klar, daß auch der Resonanzverstärker die nötige
Durchlaßbreite aufweisen muß. Empfehlenswert ist es, wie im Schaltbild (Abb.6) angegeben
ist, die Gleichrichtung in der an sich bekannten Spannungsverdopplerschaltung durchzuführen.
Die Siebkette wird doppelt ausgeführt, um erdsymmetrische Span:nungien erzeugen
zu können.