DE756793C

DE756793C - Modulierter Hochfrequenzsender

Info

Publication number: DE756793C
Application number: DET50140D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Techn Hofer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1938-03-17
Filing date: 1938-03-18
Publication date: 1953-04-16

Description

Es sind bereits mehrere Verfahren bekannt bzw. vorgeschlagen worden, die es ermöglichen, ohne Verwendung eines großen Modulationstransformators in der Endstufe einen Sender mit gutem Wirkungsgrad zu modulieren. Bei. einem solchen bekannten Verfahren liefert ein Röhrenaggregat, das annähernd im Grenzbetrieb zwischen über- und unterspanntem Zustand arbeitet, die mittlere Trägerleistung. Die positiven Modulationshalbwellen werden durch ein zusätzliches Röhrenaggregat, das mit dem ersten gekoppelt ist und im unmodulierten Zustand praktisch keine Leistung an die Antenne abgibt, hervorgerufen, während es bei den negativen Modulationsharbwellen 'gesperrt bleibt und das erste Röhrenaggregat gitterseitig herabgesteuert wird. Es ist auch ein Verfahren vorgeschlagen worden, das auf einem ähnlichen Prinzip beruht, sich aber wesentlich dadurch unter- so scheidet, daß die die Trägerleistung liefernden Röhren möglichst auf optimalen Wirkungsgrad eingestellt werden., während die Modulation lediglich durch eine Röhrenkaskade, die Leistung an die Antenne abgibt und ein weiteres Röhrenaggregat, das die Leistung der Antenne entzieht, bewerkstelligt wird.

Da es im praktischen Betrieb bei den meist vorkommenden geringen Modulationsgraden. zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades wichtig ist, daß die die Trägerleistung Kefernde Röhre mit besonders gutem Wirkungsgrad arbeitet, ist gerade für diese Röhre eine im Vergleich zur Anodenbetriebsspannung möglichst geringe Sättigungsspannung erwünscht. Bei sehr großer Kennliniensteilheit ίο der Röhren kann die Trägerleistung aber bekanntlich aus der zugeführten Leistung besonders wirtschaftlich umgeformt werden, wenn die Zeit der Stromlieferung bei minimaler Anodenrestspannung möglichst kurz ist im Vergleich zur Periodendauer der Hochfrequenz. Diese Dauer der Stromlieferung wird dann besonders klein, wenn eine möglichst große Gitterwechselspannungsamplitude verwendet wird und außerdem eine sehr große Gittervorspannung eingestellt wird. Dies bedeutet aber auf alle Fälle eine sehr große Erhöhung der Steuerleistung. Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses Nach-■ teiles.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines modulierten Hochfrequenzsenders mit einer die mittlere Trägerleistung an den Verbraucher abgebenden, annähernd an der Grenze zwischen unter- und überspanntem Zustand betriebenen Röhre, deren Leistungsabgabe an den Verbraucher während der negativen Modulationshalbwelle herabgesetzt wird und deren Anodenkreis mit dem Anodenkreis einer zweiten Röhre, die während der positiven Modulationshalbwelle modulierte Hochfrequenzleistung an die erste Röhre abgibt, gekoppelt ist, mit dem besonderen Kennzeichen, daß dem Steuergitter der die tnittlere Trägerleistung abgebenden Röhre außer der Grundschwingung auch eine Oberschwingumg der Trägerwelle derart zugeführt wird, daß die Spannungsscheitel von Grund- und Oberschwingung zusammenfallen. Die Zusammensetzung der Gittersteuerspannung aus der Grundharmonischen und einer höheren, etwa der zweiten oder dritten Harmonischen der Trägerschwingung, gestattet es, die gewünschten schmalen Anodenstromimpulse bei entsprechend niedrigerer Gittervorspannung und auch kleinerer Gitterwechselspannungsspitze und somit auch geringerer Steuerleistung zu erzielen. Die Grundharmonische ist natürlich erforderlich, um eine Stromsteuerung in einem anderen Zeitpunkt als beim Anodenspannungsminimum zu vermeiden. In Abb. ι ist längs der Abszissenachse die Gitterspannung U_g der die mittlere Trägerleistung· abgebenden Röhre, längs der Ordinatenachse nach oben der Anodenstrom i_a dieser Röhre und nach unten die Zeit aufgetragen. Über der Zeitachse ist als dicke Linie eine positive Halbwelle der Trägerschwingung, als dünne Linie eine Halbwelle der zweiten Harmonischen und strichpunktiert die Summenspannung mit dem Scheitelwert U_g dargestellt.

Des weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Modulation durch den zusätzlichen Verstärker bzw. Energieabsorber durchzuführen, die nicht mit der Grundfrequenz betrieben werden, sondern mit einer höheren Harmonischen, zweckmäßig der zweiten. Das bei positiver Modulation arbeitende Zusatzaggregat liefert nicht unmittelbar Energie der Nutzfrequenz, sondern führt Energie in der harmonischen Frequenz der Trägerröhre zu, die diese Energie mit sehr gutem Wirkungsgrad in der Grundfrequenz wieder abgibt.

Die Zufuhr der Modulationsleistung an die Trägerröhre in einer Oberschwiragung der Trägerfrequenz bedeutet insofern einen Vorteil, als der Wirkungsgrad der Gesamtanlage in den einzelnen Modulationsphasen etwas günstiger wird als bei direkter Leistungsabgabe in der Grundfrequenz.

In Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Röhre Γ gibt die Trägerleistung an den Verbraucher R ab. Sie arbeitet dabei annähernd im Grenzbetrieb, also mit gutem Wirkungsgrad. Der Reihenresonanzkreis L₉-C₀ ist auf eine harmonische Frequenz, beispielsweise die zweite, abgestimmt. Die Röhre R₂ gibt in unmoduliertem Zustand fast keine Leistung ab, da sie gitterseitig entsprechend gesperrt ist. Hingegen wird ihr eine Anodenwechselspannung zugeführt, und zwar durch die zweite Harmonische des Anodenwechselstroms über die Kopplung L₂, L₃ und über die Kreise L₃, C₃, L₄, C₄. Die Gitterwechselspannung der Röhre T wird in der beschriebenen Art aus der Grund- und einer Oberschwingung, zweckmäßig der zweiten Harmonischen, zusammengesetzt, wobei die Amplituden dieser beiden Frequenzen annähernd gleich sein können. Bei verhältnismäßig geringer Steuerleistung werden daher sehr schmale Anodenstromimpulse erzeugt, wodurch bei Röhren mit hinreichend großer Steilheit der Wirkungsgrad erheblich ansteigt. In der positiven Modulationshalbwelle wird über die Übertrager U₁, U₂ Spannung in die Gitterkreise der Röhren T und R₂ übertragen, so daß die Röhre R₂ Energie der zweiten Harmonischen an die Röhre T abgibt, die ihrerseits diese zugeführte Energie in der Frequenz der Grundharmonischen an den Verbraucher R abgibt. In der negativen Modulationshalbwelle bleibt die Röhre R₂ gesperrt, während die Röhre T auf entsprechend kleine Anoden-

stromwerte durch Vergrößern der Gittervorspannung herabmoduliert wird. Die Modulation kann auch in einer Vorstufe erfolgen, so daß die hochfrequenten Gitterspannungen der Röhren T und R₂ in der Amplitude im Modulationsrhythmus schwanken. Hierbei ist es z. B. nur nötig, die zweite Harmonische zu modulieren, wobei die Gitterspannung der Röhre R₂ in ihrer Gesamtheit, diejenige der ίο RöhreT nur in der zweiten Harmonischen moduliert ist.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 schematisch dargestellt. Die Röhre T liefert wieder die mittlere Trägerleistumg an den Verbraucher bei denkbar bestem Wirkungsgrad, während die· Röhre R₂ in den positiven Modulationshalbwellen auf die geschilderte Art und Weise Energie der zweiten Harmonischen an T abgibt und die Röhre R₃ in den negativen Modulationshaibwellen Leistung von T aufnimmt. Da ihreAnodenwechselspannung nur bei den stärksten Modulationsgraden zu klein wird, um für einen Energieverbrauch Strom aufzunehmen, braucht an diese Abas sorberröhre R₃ nur eine ganz geringe Gleichspannung U_s, die etwa der Sättigungsspannung der Röhre entspricht, angelegt zu werden. Die Modulation erfolgt wieder über einen Transformator 27₂ bzw. U₃ gitterseitig oder bereits in einer Vorstufe. Die Röhre Γ braucht nicht unbedingt mitmoduliert zu werden, kann jedoch eine schwache Hilfsmodulation über den Übertrager CZ₁ erhalten, wodurch der Wirkungsgrad noch etwas günstiger wird. Die Phase der den Röhren R₂ und R_s zugeführten Gitterwechselspannung muß derart sein, daß die an die Röhre T gelangende Anodenwechselspannung der zweiten ι Harmonischen ihr Maximum bzw. Minimum besitzt, wenn die Anodenspannung der ersten Harmonischen das Minimum aufweist. Dies wird dann erreicht, wenn die aus dem Frequenzumformer F kommende Gitterwechselspannung Ug₂ Uta 45° gegen die der Röhre T zugeführte Gitterwechselspannung Vi_gl verschoben ist.

Zur Erzielung einer geraden Modulationskennlinie ist es vorteilhaft, in unmoduliertem Zustand die Röhre R₂ so weit gitterseitig zu öffnen, daß bei weiterem Positivwerden der Modulationsspannung die Mo-dulationskennlinie eine konstante Steilheit aufweist. Bei negativer Modulationsspannung setzt dann sofort die Röhre R₃ ein und gleicht die Krümmung der einzelnen Modulationskennlinien aus (Abb. 4).

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Anordnung zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines modulierten Hochfrequenzsenders mit einer die mittlere Trägerleistung an den Verbraucher abgebenden, annähernd an der Grenze zwischen unter- und überspanntem Zustand betriebenen Röhre, deren Leistungsabgabe an den - Verbraucher während der negativen Modulationshalbwelle herabgesetzt wird und deren Anodenkreis mit dem Anodenkreis einer zweiten Röhre, die während der positiven Modulationshalbwelle modulierte Hochfrequenzleistung an die erste Röhre abgibt, gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß' ■ dem Steuergitter der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre außer der Grundschwingung auch eine Oberschwingung der Trägerwelle derart zugeführt wird, daß die Spannungsscheitel von Grund- und Oberschwingung zusammenfallen.
2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem .Steuergitter der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre die zweite oder dritte Oberschwingung der Trägerwelle zugeführt wird.
3. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der dem Steuergitter der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre zugeführten Grund- und Oberschwingung annähernd gleich groß sind.
4. Sender nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre modulierte Hochfrequenzspannungen zugeführt werden.
5. Sender nach Anspruch 1 bzw. 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre zusätzlich die Modulationsspannung aufgedrückt ist.
6. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Röhre (R₂) mit einer Oberschwingung der Trägerwelle betrieben wird.
7. Sender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Oberschwingung, mit der die zweite Röhre betrieben wird, die zweite Oberschwingung der Trägerwelle gewählt ist.
8. Sender nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Anodenkreis der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre (T) eine dritte Röhre (R₃), die während der negativen Modulationshalbwellen dem Anodenkreis Hochfrequenzlei'stung entzieht, gekoppelt ist und die Steuergitter der zweiten und dritten Röhre eine negative Vorspannung erhalten und im Gegentakt mit der Modulationsspannung sowie mit der Oberschwingung der Trägerwelle in

solcher Phasenlage gesteuert werden, daß die an die Anode der die mittlere Trägerleistung abgebendenRöhre (T) gelangende Anodenwechselspannung der Oberschwingung ihr Maximum bzw. ihr Minimum erreicht, wenn die von der Grundschwingung herrührende Anodenwechselspannung das Minimum aufweist.
9. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anode der dritten Röhre (R₃) keine oder nur eine niedrige, z. B. der Sättigungsspannungentsprechende Gleichspannung zugeführt wird.
10. Sender nach Anspruch 6 bzw. 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Steuersender erzeugte Trägerwelle in einem Frequenzvervielfacher hinsichtlich ihrer Frequenz vervielfacht, insbesondere verdoppelt wird und. "anschließend der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre und, gegebenenfalls über eine Phasendreheinrichtung, der zweiten Röhre und, falls vorhanden, der dritten Röhre zugeführt wird.
11. Sender nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Frequenzvervielfachung erzeugte Oberschwingung vor ihrer Zuführung zu den genannten Röhren moduliert wird.
12. Sender nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre die unmodulierte Trägerschwingung und eine modulierte Oberschwingung derselben zugeführt wird.
13. Sender nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenstromkreis der die mittlere Trägerleistung abgebenden Röhre (T) ein auf die benutzte Oberschwingung abgestimmter Reihenresonanzkreis (Lg-C₂) und ein auf die Trägerwelle abgestimmter Schwungradkreis in Reihe liegen.
14. Sender nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Spule des Reihenresonanzkreises der Anodenkreis der zweiten bzw. dritten Röhre und mit dem Schwungradkreis der Verbraucher (R) gekoppelt ist.
15. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Röhre im unmodulierten Zustand so weit stromdurchlässig ist, daß die resultierende Modulationslinie eine konstante Steilheit aufweist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstanids vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Französische Patentschrift Nr. 820431;

Zeitschrift »L'Onde Electrique«, 1934,
Bd. 13, S. 97fr., Abb. i.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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