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Verfahren zum genauen Vergleich zweier näherungsweise gleicher oder
in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehender Frequenzen In der Praxis besteht
häufig die Aufgabe, eine bereits ziemlich genau bekannte oder gemessene Frequenz.
f", die einer sehr genau bekannten Normalfrequenz f" oder einem Vielfachen dieser
Frequenz angenähert gleich ist, dieser Frequenz sehr genau ankzugleichen. Diese
Forderung ergibt sich z. B.. bei dem während der Fabrikation vorzunehmenden Abgleich
von Filterelementen oder bei der Aufnahme des Dämpfungsverlaufs. von Filtern, wo
die verwendeten Abgleichs- bzw. Meßfrequenzen sehr genau ihrem tatsächlichen Sollwert
entsprechen müssen.
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Es ist zu diesem Zweck bekannt, die beiden Frequenzen f" und f" in
Modulationsschalturigen zu mischen und die dabei entstehende Schwebungsfrequenz
f, ± f" durch Nachstellen der Vergleichsfrequenz fx auf' Null zu bringen,
wobei .,dieses Nullswerden im allgemeinen mit einem Galvanometer oder einem Telephon:
überwacht wird. Abgesehen davon, daß nach diesem Verfahren nur eine
Frequenz
f,, abgeglichen werden kann, die der Normalfrequenz f" selbst angenähert gleich
ist, bringt einerseits die Verwendung eines Galvanometers zur Schwebungskontrolle
ein teures und überlastungsempfindliches Element in das Prüffeld und die Fabrikation:
andererseits scheitert die Scli@vebungskontrolle mit dem Telephon, die im ruhigen
Laboratorium wohl durchführbar ist, an der in der Fabrikation im allgemeinen unvermeidlichen
Unruhe. und außerdem kann dabei bei plötzlichen Krachgeräuschen oder Obersteuerungen
die kontrollierende Person leicht für '-#Iinut°n außer Tätigkeit gesetzt werden.
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Es ist für die Sch"vehungslontrolle ferner bekannt, von der Beobachtung
der Lissajousehen: Figuren Gebrauch zu machen, die entstehen, wenn man den Leuchtpunkt
eines Braunschen Rohres in der einen Koordinate von der 'Normalfrequenz und in der
anderen Koordinate von der Vergleichsfrequenz ablenken läßt.
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Es ist schließlich auch noch bekannt, zum genauen Vergleich zweier
Frequenzen eine Braunsche Kathodenstrahlröhre zu verwenden, wobei die Spannung der
einen Frequenz zur Helligkeitssteuerung, die Spannung der anderen Frequenz zur Ablenkung
des Elektronenstrahls. dient. Der in seiner Helligkeit gesteuerte und abgelenkte
Kathodenstrahl verlagert dabei die Stelle seiner größten Intensität im Takte der
Schwebung vom oberen Teil des Leuchtschirmes auf den unteren und zurück bzw. von
rechts nach links und zurück. Die Verlagerung der hellsten Stelle auf dem Schirm
wird mittels Hilfselektroden über ein Spannungsmeßverfahren beobachtet.
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Die beiden vorgenannten Verfahren zur Schwebungskontrolle erfordern
a1ier einen erheblichen Aufwand an Verstärkern, Spannungsquellen und ein Braunsches
Rohr, so daß ihre Einführung beispielsweise in die Fahrikation und Prüffelder in
größerem ITaßstab nicht angebracht ist.
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Die Erfindung, die die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren
vermeidet, bezieht sich auf ein Verfahren zum genauen Vergleich zweier näherungsweise
gleicher oder in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehender Frequenzen f,=,
f,, von äenen die eine, fR, genau, die ändere, f" angenähert bekannt bzw.
gemessen ist, unter :'erwendung einer Abstimmanzeigeröhre mit kombiniertem Trioden-
(Verstärker-) und Anzeigesvs.tem. Das besondere Kennzeichen der Erfindung besteht
darin, daß die eine Frequenz f, dem Gittergi des Triodensysterns der Anzeigeröhre.d
zugeführt und die andere Frequenz f" als Betriebsspannung für diese Röhre verwendet
wird. und daß die entstellende Schwel;ung des auf dem Schirm der Anzeigeröhre sichtbaren
Leuchtwinkels ausgezählt bzw. durch Verändern der'# ergleichsfrequent f, auf Null
gebracht wird.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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.3 bezeichnet die an sich bekannte Abstimmanzeigeröhre mit kombiniertem
Trioden- und Leuchtbildanzeigesvstem, wie sie in größeren Rundfunkempfängern neuerdings
sehr verbreitet ist. 1: b°zeichnet die beiden Svstemen gemeinsame Kathode. Das Triodensvstein
umfaßt die Kathode k, das Steuergitter gi und die Anode a. Das Leuchtbildanzeigesy-stem
umfaßt die 'Kathode k, das Anzeigegitter g#, die mit der Triodenanode a elektrisch
verbundenen Steuerstege s und den Leuchtschirm 1. Bekanntlich ist der auf dem Schirm
I sichtbare Leuchtwinkel sowohl von der Spannung des Anzeigegitters g= als auch
von der Höhe der positiven Spannung der Steuerstege s abhängig. Die Vergleichsfrequenz
f,, wird dem Steuergitter g1 zugeführt. Die -Normalfrequenz f, wird über einen Transformator
T1 dem Steuergitter einer Verstärkerröhre B, z. B. einer Endpentode, zugeführt,
verstärkt und über einen Transformator T, entnommen, um einerseits über einen Olimschen
@@'iderstand R1 dem Leuchtschirm 1, andererseits bei i über eine gestrichelt dargestellte
Verbindung, die einen der Erzielung einer Phasenverschiebung dienenden Kondensator
c enthält. der Klemme a des Anzeigegitters g_ zugeführt. Der Leuchtschirm 7 ist
seinerseits über einen Ohrnschen Widerstand R., mit der Triodenanode a verbunden.
Letztere sowohl wie der Schirm 1 führen, worauf besonders hinge-,viesen sei, kein
Gleichspannungspotential, sondern nur ein durch die anliegende verstärkte -:ormalfrequenzspannung
bedingtes reines Wechselspannungspotential. Die verstärkte -Normalfrequenzspannung
dient also als Betriebsspannung für die Röhre A. Die übrigen in der Schaltung dargestellten
Schaltelemente sind so allgemein üblich, daß auf sie nicht näher eingegangen sei.
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Die Wirkungsweise der Schaltung sei nun im folgenden zunächst für
den Fall, daß die gestrichelte, den Kondensator c enthaltende Verbindung zwischen
den Punkten i und a nicht vorhanden ist, näher erläutert.
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Bei jeder positiven Halbweile der -Normalfrequenzspannung, die am
Ausgang des Transformators T., verstärkt vorhanden ist und den Schirm I bzw. die
Anode a kurzzeitig auf ein positives Potential gegenüber der Erdpotential
führenden Kathode bringt, tritt ein Aufleuchten eins bestiininten. der
Größe
der Spannung entsprechenden Leuchtwinkelraumes des Schirmes l bzw. ein Anodenstrom
im Triodensystem ein. Bei jeder negativen Halbwelle der Normalfrequenzspannung verschwindet
das Aufleuchten des Schirmes bzw. der Anodenstrom wieder. Bei einer Normalfrequenz
von mehr als etwa 2o Hz., z. B. bei einer solchen von iooo Hz, ist das Auge des
Beschauers natürlich nicht mehr in, der Lage, das Aufleuchten und Dunkelwerden des
Schirmes noch voneinander zu trennen; es entsteht vielmehr für den Beschauer der
Eindruck eines kontinuierlichen Leuchtens. Da die Größe des Leuchtwinkels von der
Spannung der Steuerstege, d. h. von. der Spannung der Anode a. abhängt, schwankt
die Leuchtwinkelgröße im selben Rhythmus der Normalfrequenz wie die Helligkeit des
Schirmes. Bei dem: angenommenen Wert der Normalfrequenz von iooo Hz entsteht also
für das Auge des Beschauers auch der Eindruck eines fest begrenzten Leuchtwinkels,
dessen Größe der Größe der Normalfrequenzspannung entspricht.
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Durch die dem Gitter 92 zugeführte Vergleichsfrequenz f" wird nun
der über das Triodensystem fließende Anodenstrom und infolge des Vorhandenseins
des Widerstandes R2 damit auch das Wechselstrompotential der Anode a. und der Steuerstege
s gegenüber der Kathode im Rhythmus der Vergleichsfrequenz zusätzlich gesteuert.
Es entsteht also in der Anzeigeröhre A eine Modulation der Normalfrequenz durch
die Vergleichsfrequenz, die sich in einer Schwebung des Leuchtwinkels äußert, derart,
daß dessen Ränder., die bei abgeschalteter Frequenz f, feststehen, in Schwebung
geraten. Diese Schwebung wird nun deutlich sichtbar., wenn ihre Frequenz etwa unterhalb
io Hz liegt, d. h. wenn dieVergleichsfrequenz von vornherein schon der Normalfrequenz
sehr angenähert gleich ist. Diese Erscheinung gibt daher die Möglichkeit, die vorhandene
Schwebung direkt abzuzählen oder durch Verändern der Vergleichsfrequenz zu Null
zu machen.
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Das beschriebene Verfahren ist nun nicht nur dann zu gebrauchen, wenn
die Vergleichsfrequenz der Normalfrequenz selbst angenähert gleich ist, sondern,
wie praktische Versuche ergeben haben, auch dann, wenn die Vergleichsfrequenz einer
Harmonischen der Normalfrequenz angenähert .gleich ist. Wenn die Normalfrequenz
iooo Hz beträgt, so entsteht bei -Vergleichsfrequenzen von beispielsweise io oooo
± 2, 11 ooo ± 2 Hz u.sw. jedesmal die Schwebungsfrequenz 211z. Es ist also beim
vorbeschriehenen Verfahren erforderlich, daß der Wert der Vergleichs-Frequenz angenähert
bereits bekannt oder gemessen ist, so daß also bekannt ist, ob die Vergleichsfrequenz
. nahe bei io ooo oder i i ooo Hz usw. liegt. Die Messung der Vergleichsfrequenz
kann dabei mit Hilfe der üblichen Frequenzmeßverfahren, z. B. mit einem direkt-
anzeigenden Frequenzmesser, vorgenommen werden.
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Die bisher beschriebene Schaltung ist praktisch allerdings nur bei
Vergleichsfrequenzen zu gebrauchen, die der Normalfrequenz oder ihren niederen (etwa
bis zur sechsten) Harmonischen angenähert gleich sind. Bei höheren, beispielsweise
der fünfzigsten Harmonischen der Grundfrequenz annähernd gleichen Vergleichsfrequenzen
ist es erforderlich, die Leuchtdauer in der Anzeigeröhre A, die in der beschriebenen
Schaltung etwa 1/2-Perioden-Dauer der Normalfrequenzspannungbeträgt, wesentlich
zu verkürzen und damit die Leuchtpause zu verlängern. Dies kann auf verschiedene
Art geschehen.
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Man kann erstens beispielsweise durch Übersteuerung des Verstärkerrohres
B die Normalfrequenzspannung stark verzerren, so daß sie annähernd Rechteckform
besitzt und an den Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators T2 daher sehr
scharfe Spannungspitzen entstehen, die der Röhre A als Betriebsspannung zugeführt
werden.
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Man kann zweitens aber auch die Punkte i und 2 der Schaltung über
den gestrichelt dargestellten, zweckmäßigerweise veränderbaren Kondensator c verbinden
und auf diese Weise dem Steuergitter g2 der Anzeigeröhre eine gegenüber der Betriebswechselspannung
dieser Röhre phasenverschobene Wechselspannung der gleichen Frequenz anlegen. Das
Steuergitter 92 aber steuert wie ein normales Steuergitter in einer Mehrelektrodenröhre
die Intensität des von der Kathode zum Leuchtschirm L gerichteten Elektronenstroms
und damit die Helligkeit der Leuchtanzeige. Ein Leuchten des Schirmes kann also
immer nur eintreten, wenn die Betriebswechselspannung an der Leuchtanode L einen
genügend hohen positiven Wert besitzt und gleichzeitig die Spannung am Gitter g2
einen genügend kleinen negativen oder einen ebenfalls positiven Wert annimmt. Dies
ist aber nur eine entsprechend der Phasenverschiebung zwischen Betriebsspannung
der RöhreA und der Spannung am Gitter g2 kurze Zeit der Fall. Die entstehenden kurzen
Leuchtspitzen eignen sich vorzüglich zum Vergleich der Normalfrequenz mit Frequenzen,
die einer höheren Harmonischen der Normalfrequenz angenähert gleich sind.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, die beiden vorgenannten Maßnahmen
zur Leuchtdauerverkürzung zu kombinieren, d. h. bei
eingeschaltetem
Kondensator c gleichzeitig mit Übersteuerung der Röhre b' zu arbeiten.