DE738824C - Schaltungsanordnung zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines brueckenstabilisierten Schwingungserzeugers - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines brueckenstabilisierten Schwingungserzeugers

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Publication number
DE738824C
DE738824C DES138490D DES0138490D DE738824C DE 738824 C DE738824 C DE 738824C DE S138490 D DES138490 D DE S138490D DE S0138490 D DES0138490 D DE S0138490D DE 738824 C DE738824 C DE 738824C
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DE
Germany
Prior art keywords
frequency
voltage
circuit arrangement
bridge
control
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Expired
Application number
DES138490D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Richard Feldtkeller
Dr-Ing Eckhard Thon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/10Angle modulation by means of variable impedance
    • H03C3/12Angle modulation by means of variable impedance by means of a variable reactive element
    • H03C3/14Angle modulation by means of variable impedance by means of a variable reactive element simulated by circuit comprising active element with at least three electrodes, e.g. reactance-tube circuit

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines brückenstabilisierten _ Schwingungserzeugers Zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines Schwingungserzeugers auf rein elektrischem Wege können bekanntlich spannungsgesteuerte Scheinwiderstände benutzt werden, die sich zwischen Anode und Kathode einer Röhre hohen inneren Widerstandes darstellen lassen. Man ordnet zu diesem Zweck zwischen Anode und Gitter einen Blindwiderstand induktiven oder kapazitiven Charakters und zwischen Gitter und Kathode einen Ohmschen Widerstand an, oder umgekehrt, und ändert die -Steilheit der Röhre durch Ändern der Gittervorspannung.
  • Bei Anwendung derartiger über die Steilheit einer Verstärkerröhre (Regelröhre) spannungsgesteuerter Scheinwiderstände in den Schwingkreisen von üblichen selbsterregten Sendern zeigt sich nun, daß nur in einem verhältnismäßig kleinen Steilheitsbereich der Regelröhre ein zufriedenstellendes Arbeiten erreicht wird. Bereits bei den kleinsten Schwingröhren tritt nämlich am Schwingkreis schon eine so hohe Spannung auf, daß in der Regelröhre Gitterstrom fließt. Die Anwendungeiner Verlustwinkelkompensation, wie sie bei steilheitsgesteuerten Scheinwiderständen bereits bekannt ist, wird damit unmöglich.
  • Zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines Schwingungserzeugers auf rein elektrischem Wege sieht die Erfindung eine Schaltungsanordnung vor, die gekennzeichnet ist durch die Anwendung eines an sich bekannten brückenstabilisierten Senders und dadurch, daß eines der frequenzbestimmenden Elemente des einen Brückenzweig bildenden Reihenresonanzkreises ganz oder teilweise durch einen über die Steilheit einer Verstärkerröhre spannungsgesteuerten Scheinwiderstand gebildet wird. Durch diese Schaltungsanordnung läßt sich ein relativ großer Frequenzhub erzielen, da sich der brückenstabilisierte Sender bekanntlich bei beliebig kleiner Spannung stabilisieren läßt. Der über die Steilheit spannungsgesteuerte Scheinwiderstand kann daher bis zur maximalen Steilheit der Regelröhre durchgesteuert werden, ohne daß in dieser Gitterstrom fließt. Gemäß der Erfindung wird eine solche Schaltungsanordnung insbesondere zur Frequenzmodulation benutzt.
  • Ein Prinzipbild eines brückenstabilisierten Senders ist in der Fig. i dargestellt. Der Sender besteht aus einer Verstärkerröhre, insbesondei#e aus einer Verstärkerröhre großer Steilheit, deren Ausgangswechselspannung an einer Diagonale einer Brücke liegt, während die andere Diagonale der Brücke an das Gitter derselben Röhre geführt ist. Zwei der Brückenzweige werden durch Ohmsche Widerstände R2, R3, ein weiterer durch ein sches ingfähiges Gebilde (Reihenresonanzkreis) und der vierte durch einen einen starken, z. B. positiven Temperaturkoeffizienten aufweisenden Widerstand R4, z. B. eine Glühlampe, gebildet. Mit R1 ist in dem Prinzipschaltbild der Ohmsche Widerstandsanteil des Schwingkreises bezeichnet.
  • Je nach Wahl des Verhältnisses der Brükkenwiderstände läßt sich ein solcher Sender durch den temperaturabhängigen Widerstand bei einem größeren oder kleineren Strom stabilisieren, von dem ja auch die Ausgangsspannung direkt abhängt. Der Sender schwingt bei phasenreiner Verstärkung praktisch genau in der Resonanzfrequenz des Reihenresonanzkreises, da er sich ohne Gitterstrom stabilisieren läßt, so daß bei festem Brückenverhältnis die Ausgangsspannung nur vom Verlustwiderstand des Reihenresonanzkreises abhängt. Will man bei einem solchen Sender über einen größeren Frequenzbereich eine konstante Ausgangsspannung erzielen, so ist die Forderung zu erfüllen, daß der Ohmsche Widerstandsanteil in dem den Schwingkreis enthaltenden Brückenzweig auch bei Änderung der Resonanzfrequenz konstant bleibt.
  • Die Erfindung sieht daher weiter vor, dem Realteil des steilheitsgesteuerten Scheinwiderstandes eine solche Abhängigkeit von der Frequenz zu geben, daß der resultierende Reihenwiderstand des Schwingkreises frequenzunabhängig ist. Damit wird nach dem Vorhergehenden eine frequenzunabhängige Senderausgangsspannung erreicht, was insbesondere bei der Verwendung zur Frequenzmodulation von besonderer Wichtigkeit ist, da damit eine zusätzliche Amplitudemnodulation vermieden wird.
  • Als Schwingkreis wird dabei ein Reihenschwingkreis L1, Cl verwendet, weil dessen Resonanzwiderstand nur durch den Verlustwiderstand der Spule L1 und den des Kondensators Cl gegeben ist und mit einfachen Mitteln, z. B. durch Verwendung einer Luftspule, in einem sehr weiten Frequenzbereich nahezu frequenzunabhängig zu machen ist.
  • Der Widerstand eines steilheitsgesteuerten Scheinwiderstandes, also der Scheinwiderstand zwischen Anode und Kathode der Regelröhre, ist bekanntlich dabei ist J21 der Widerstand zwischen Gitter und Kathode, ,92 der Widerstand zwischen Anode und Gitter und S die Steilheit. Nach einfachen Umformungen ergibt sich hieraus für den komplexen Widerstand J21 zwischen Gitter und Kathode der Wert Ist daher ein bestimmter Widerstand _N. zwischen Anode und Gitter gewählt, so kann für jeden vorgeschriebenen Wert des Anodenscheinwiderstandes U angegeben «-erden, wie der komplexe Widerstand zwischen Gitter und Kathode aussehen muß.
  • Aus der Forderung eines konstanten Reihenwiderstandes im Schwingkreis des brückenstabilisierten Senders läßt sich bei vorgeschriebenem Frequenzbereich und bei gewählter Schaltung für jede Frequenz der Wert des komplexen Scheinwiderstandes angeben, den die Regelröhre haben muß, und damit auch nach Gleichung (2) der zugehörige Wert X1 des komplexen Widerstandes zwischen Gitter und Kathode der Regelröhre. Zweckmäßigerweise wird die Ortskurve von J21 aufgezeichnet und nach dieser Ortskurve eine Schaltung aus Widerständen, Spulen und Kondensatoren ausgewählt, durch die die verlangte Ortskurve möglichst gut angenähert wird. Praktische Versuche zeigten, daß schon bei Verwendung voit nur zwei Schaltelementen für 91 ein relativer Frequenzhub von etwa 2o % bei konstanter Ausgangsspannung des Senders erreicht werden kann. Wird ein noch größerer Frequenzhub verlangt, dann ergeben sich Ortskurven von Ni, die nur mit drei öder mehr Schaltelementen realisiert werden können.. Die Möglichkeit der Realisierung der Ortskurve begrenzt also den erreichbaren Frequenzhub.
  • An Schaltungsanordnungen zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines Schwingungserzeugers auf rein elektrischem Wege kann man weiterhin noch die Forderung stellen, daß die Frequenz eine lineare Funktion der Steuerspannung sein soll, insbesondere dann, wenn die Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation benutzt werden soll. Diese Forderung ist dann erfüllt, wenn die Steilheit der Regelröhre von der Gittervorspannung quadratisch abhängig ist. Wird nämlich die Frequenz des brückenstabilisierten Senders mit einer spannungsgesteuerten Induktivität A L geregelt, dann muß sein während bei Anwendung einer spannungsgesteuerten Kapazität A_ C folgende Bedingung erfüllt sein muß Die spannungsgesteuerte Induktivität bzw. Kapazität muß also umgekehrt proportional dem Quadrat der Frequenz sein. Aus der Gleichung (i) ergibt sich, daß A L mit abnimmt und A C proportional S wächst. Soll daher die Frequenz eine lineare Funktion der Steuerspannung sein, dann muß die Steilheit der Regelröhre bei Regelung mit einer spannungsgesteuerten Induktivität proportional mit dem Quadrat der Steuerspannung wachsen, bei Regelung mit einer spannungsgesteuerten Kapazität sich umgekehrt proportional dem Quadrat der Steuerspannung ändern. Durch entsprechende Wahl der Gittervorspannung der Regelröhre und Überlagerung der Steuerspannung mit entsprechendem Vorzeichen läßt sich demnach sowohl bei induktiver als auch bei kapazitiver Verstimmung eine lineare Abhängigkeit der Frequenz von der Steuerspannung erzielen, wenn die Steilheit der Regelröhre mit dem Quadrat der negativen Gittervorspannung abnimmt. Einige der handelsüblichen Regelröhren, insbesondere die unter Bezeichnung AF 3 bekannte, erfüllen in, einem gewissen Steilheitsbereich diese Forderung mit brauchbarer Annäherung. Durch den Bau besonderer Röhren mit entsprechender Ausbildung des Gitters könnte .dieser Bereich wesentlich vergrößert werden. Bei Verwendung des Überlagerungsprinzips läßt sich aber auch mit normalen Regelröhren in einem weiten Frequenzbereich eine lineare Abhängigkeit erzielen.
  • Ein Beispiel einer Schaltung zur Frequenzsteuerung zeigt die Fig.2. In diesem Beispiel ist- eine steilheitsgesteuerte Kapazität benutzt, die der Kapazität C, des Reihenschwingkreises parallel liegt. Die steilheitsgesteuerte Kapazität besteht in an sich bekannter Weise aus einer Röhre hohen inneren. Widerstandes, die zwischen Anode und Gitter eine Kapazität C und zwischen Gitter und Kathode die Reihenschaltung eines Widerstandes R mit einer Induktivität L aufweist, wobei aber R und L so gewählt sind, daß die Ortskurve ihrer Reihenschaltung die Forderung der genannten Berechnung erfüllt. Die veränderbare Gittervorspannung ist durch den Potentiometerabgriff an der Batterie B angedeutet.
  • In der Fig. 3 ist die gemessene Abhängigkeit der Senderausgangsspannung von der Frequenz für diese Schaltung aufgezeichnet. Die Kurve a zeigt den Spannungsverlauf des Senders allein, wenn die Frequenz durchVerändern der Kapazität des Glimmerkondensators C1 eingestellt wurde. Die Kurve b zeigt -den Spannungsverlauf bei Einstellung der Frequenz mit einer normalen spannungsgesteuerten Kapazität, bei der nur ein Widerstand R zwischen Gitter und Kathode liegt. Die Kurve c zeigt die Ausgangsspannung bei Verwendung einer spannungsgesteuerten Kapazität, bei der zwischen Gitter und Kathode die Reihenschaltung von Widerstand R und Induktivität L liegt, deren Ortskurve den verlangten Verlauf besitzt.
  • Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich also bei rein elektrischer Einstellung der Frequenz in einem sehr großen Bereich eine praktisch konstante Ausgangsspannung erreichen. Es ergibt sich zwar eine etwas kleinere Brückenspannung als bei der mechanischen Änderung durch einen Drehkondensator, aber diese Verminderung kann in einfacher Weise durch Verändern der Brückenwiderstände R2 oder R3 ausgeglichen werden, wodurch sich der Sender bei einer höheren Spannung stabilisiert. Die Verminderung der Spannung rührt daher, daß schon bei völlig heruntergeregelter Röhre (S = ö), also bei der höchsten: Frequenz, der Schwingkreis durch den Spannungsteiler zwischen Anode und Kathode der Röhre gedämpft wird. Der dieser Dämpfung entsprechende Reihenwiderstand im Schwingkreis ist also der kleinste erreichbare. Soll der resultierende Reihenwiderstand im ganzen Steilheitsbereich konstant sein, dann muß die oben angegebene Bemessung des komplexen Widerstandes für diesen Wert erfolgen. Damit ist bei allen größeren Steilheiten, d. h. tieferen Frequenzen, die zusätzliche Dämpfung durch den spannungsgesteuerten Scheinwiderstand derart, daß der resultierende Reihenwiderstand des Schwingkreises denselben Wert behält.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Schaltungsanordnung zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines brükkenstabilisierten Schwingungserzeugers auf rein elektrischem Wege ohne Änderung der Schwingamplitude, insbesondere zur Frequenzmodulation, dadurch gekennzeichnet, daß eines der frequenzbestimmenden Elemente des einen Brückenzweig bildenden Reihenresonanzkreises ganz oder teilweise durch einen über die Steilheit einer Verstärkerröhre spannungsgesteuerten Scheinwiderstand gebildet wird, der so aufgebaut und bemessen ist, daß der resultierende Resonanzwiderstand des Schwingkreises frequenzunabhängig ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der resultierende Resonanzwiderstand im ganzen Regelbereich den Wert aufweist, der sich für die Steilheit Null der Regelröhre ergibt.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Schwingkreises durch eine Festkapazität gebildet wird, der eine steilheitsgesteuerte Kapazität parallel liegt. q.. Schaltungsanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelröhre des spannungsgesteuerten Scheinwiderstandes im Regelbereich eine quadratische Abhängigkeit der Steilheit von der Steuerspannung hat.
DES138490D 1939-09-02 1939-09-02 Schaltungsanordnung zur Einstellung oder Steuerung der Frequenz eines brueckenstabilisierten Schwingungserzeugers Expired DE738824C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE923439C (de) * 1951-11-19 1955-02-14 Rca Corp Einrichtung zur Frequenzsteuerung fuer einen Mikrowellengenerator
DE1006902B (de) * 1954-01-11 1957-04-25 Hewlett Packard Co Elektronischer Schwingungserzeuger

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE923439C (de) * 1951-11-19 1955-02-14 Rca Corp Einrichtung zur Frequenzsteuerung fuer einen Mikrowellengenerator
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