DE825281C - Einrichtung zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellengenerators unter Benutzung eines Gases mit scharfer molekularer Resonanz - Google Patents

Einrichtung zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellengenerators unter Benutzung eines Gases mit scharfer molekularer Resonanz

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DE825281C
DE825281C DER1608A DER0001608A DE825281C DE 825281 C DE825281 C DE 825281C DE R1608 A DER1608 A DE R1608A DE R0001608 A DER0001608 A DE R0001608A DE 825281 C DE825281 C DE 825281C
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/26Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference

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Description

  • Einrichtung zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellengenerators unter Benutzung eines Gases mit scharfer molekularer Resonanz Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zur Stabilisierung der Frequenz eines Mikrowellenerzeugers unter Benutzung der Molekularresonanz von Gasen, die bei bestimmten Frequenzen im Gebiet der Mikrowellen auftritt.
  • Die Mikrowellenabsorptionsspektra bestimmter Gase, wie Ammoniak, Schwefelkohlenstoff und Methylhalegoniden enthalten Linien von einer bestimmten Frequenzverteilung für verschiedene Gase. Bei sehr niedrigen Gasdrücken spalten diese Linien oder Absorptionsgebiete in eine Mehrzahl von scharf definierten anderen Linien auf, von denen jede einer bestimmten Frequenz im Mikrowellengebiet entspricht und unabhängig ist von Schwankungen der Temperatur, des Gasdruckes und anderen häufig auftretenden Variablen. Gemäß der Erfindung wird die Trägerfrequenz eines Mikrowellerischwingungserzeugers zusätzlich moduliert, um Seitenbandfrequenzen zu erzeugen, wobei wenigstens eine dieser Seitenbandfrequenzen nahe der Molekularresonanzfrequenz eines unter niedrigem Druck stehenden Gases ist. Die Phasendifferenz zwischen der Modulationsfrequenz und einer Komponente der demodulierten Spannung hinter der Gaszelle wird, vorzugsweise nach vorheriger Verstärkung, dazu benutzt, eine Regelspannung zu erzeugen, welche nach Größe und Richtung von der Frequenzabweichung des Mikrowellenerzeugers abhängt, und welche zur Verkleinerung der Abweichung vom Sollwert der Frequenz dem Schwingungserzeuger zugeführt wird.
  • Insbesondere werden bei manchen Ausführungsformen der Erfindung, die besonders geeignet für die Stabilisierung von Schwingungserzeugern höherer Leistung sind, die Frequenzen des Mikrowellenerzeugers und eines niederfrequenten Modulationsspannungserzeugers in einem symmetrischen Modulator gemischt um die Trägerfrequenz zu unterdrücken, und zwar einerseits um eine Beschädigung der zur Demodulation benutzten Gleichrichter zti vermeiden und andererseits um keine Sättigungserscheinungen in der Gaszelle auftreten zu lassen. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung, nämlich solchen für geringere Leistungen, werden die Trägerfrequenz sowohl wie die Seitenbandfrequenzen durch die Gaszelle hindurch übertragen und die Demodulation findet erst hinter der Gaszelle statt.
  • Fig. i ist ein Blockschaltbild eines stabilisierten Schwingungserzeugers mit Unterdrückung der Trägerfrequenz; Fig. 2 ist eine zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. i dienende Darstellung; Fig.3 zeigt perspektivisch einen symmetrischen Modttlator, der bei der Schaltung nach Fig. i benutzt werden kann; Fig.4 ist ein Blockschaltbild eines stabilisierten Schwingungserzeugers, bei welchem die Trägerfrequenz und die Seitenbandfrequenzen der Gaszelle aufgedrückt werden; Fig. 5 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach Fig. 4 ; Fig. f> ist eine schematische Schaltung eines Phasenvergleichers, der in den Schaltungen nach Fig. 1, 4 'und 5 zur Stabilisierung eines Klystrons verwendbar ist; Fig. 7 zeigt schematisch ein Magnetron mit einer Elektrode zur Frequenzbeeinflussung.
  • Viele Gase zeigen bei vermindertem Druck scharfe Absorptionslinien bei Frequenzen im Mikrowellenbereich. Bei Ammoniak z. B. treten viele scharfe Resonanzen innerhalb eines engen Frequenzbereiches auf, der in der Nähe einer Frequenz liegt, die einer Wellendinge von 1,25 cm entspricht.
  • In der Schaltung nach Fig. i soll der Mikrowellenoszillator io bei einer Frequenz die einer bestimmten Absorptionslinie eines Gases, z. B. von Ammoniak, entspricht, stabilisiert werden. Der Oszillator ist mit einer Leitung verbunden, die zu einer Belastung führt und außerdem mit einem Stabilisierungskanal, der aus geeigneten Übertragungsleitungen besteht. Diese sind gewöhnlich Hohlrohrleitungen, obwohl auch konzentrische Leitungen benutzt werden können. Der Stabilisierungskanal i i enthält einen symmetrischen Modulator 12, dem die Frequenz aufgedruckt wird. Da der Modulator 12 symmetrisch eines Modulationsschwingungserzeugers 13 ist, enthält sein Ausgang die Trägerfrequenz des Oszillators io nicht mehr; es treten jedoch wenigstens zwei Seitenbandfrequenzen von der Größe auf. Wenn man die Frequenz und die Phase des von dem Oszillator erzeugten Feldes e = E sin co t und die Frequenz und Phase des Modulationsspannungserzeugers durch die Gleichung ausdrückt, kann man die Frequenz und Phase des von dem Modulator ausgestrahlten Feldes folgendermaßen angeben: wobei m der Modulationsfaktor ist.
  • Die Mikrowellenfelder, welche durch die Gleichung (i) wiedergegeben werden, werden der Gaszelle 14 zugeführt, die in die Hohlrohrleitung eingebaut sein kann, zwei gasdichte Fenster besitzt und Ammoniak unter vermindertem Dntck enthält.
  • Wenigstens eine der Seitenbandfrequenzen f, oder f, muß in das Frequenzintervall fallen, das einer bestimmten scharfen Absorptionslinie des Cases in der Zelle 14 entspricht.
  • Wenn die blodulationsfi-eqnenz niedrig genug gewählt ist, liegen beide Seitenbaiidfrequenzen innerhalb des Frequenzbereichs der betreffenden Resonanzlinie. Im allgemeinen ist die Modulationsfreqaenz niedrig gegenüber der Frequenz des Oszillators io. Sie kann z. B. von der Größenordnung o,i5 MHz oder weniger sein, obwohl in manchen Fällen höhere Modulationsfrequenzen verwendet werden können. Ähnliche Seitenbänder können auch durch Frequenzmodulation des Mikrowellenoszillators erzeugt werden, jedoch scheint dieses Verfahren untunlich zu sein, weil der stabilisierte Oszillator dann immer diese Seitenbänder enthält, wenn sie nicht mit Hilfe eines Filters, dessen Durchlaßbereich diese Seitenbänder nicht mehr umfaßt, ausgeschaltet werden.
  • Die Resonanzfrequenzen mancher Linien des Gases sind außerordentlich scharf und entsprechen in ihrer Schärfe einem Stromkreis, der einen Q-Wert (reziproke Dämpfung) von ungefähr 7o ooo hat. Durch Auswahl einer solchen Linie kann die Gaszelle eine außerordentlich empfindliche Phasenänderung-Frequenz-Kennlinie erhalten. Wenn also eine oder beide Seitenbandfrequenzen auf die Gaslinie fallen, erfahren die beiden Seitenbänder erheblich verschiedene Phasenverschiebungen bei ihrem Weg durch das Gasvolumen.
  • Die Felder hinter der Gaszelle liegen bei Frequenzen und Phasen, welche sich dnrcli die folgende Gleichung ausdrücken lassen wobei a, der Phasenverschiebungswinkel innerhalb des Gases für das untere Seitenband ist und a., der Phasenverschiebungswinkel für das obere Seitenband. Der Ausgang der Gaszelle ist an den symmetrischen Modulator 15 oder an eine gleichwertige Einrichtung angeschlossen, dem außerdem die Trägerfrequenz des Oszillators io aufgedrückt wird. Die Amplitude des über die Leitung 16 wieder eingeführten Trägers wird durch Einschaltung des Abschwächers 9 vorzugsweise so klein gemacht, daß sie nur mehr wenig größer ist, als die Seitenbandamplituden. Dies hat zur Folge, daß der Modulationsfaktor in den den Gleichrichtern des Modulators 15 zugeführten Feldern verstärkt wird, welche sich folgendermaßen ausdrücken lassen: wobei mr der vergrößerte Modulationsfaktor ist. Wenn die Gleichrichter untereinander übereinstimmende Kristalle sind, die eine quadratische Kennlinie besitzen, läßt sich ihre Ausgangsspannung durch Gleichung (4) angeben. Sofern die Kristalle keinem quadratischen Gesetz folgen, enthält die Ausgangsspannung des Modulators noch zusätzliche Ausdrücke von höherer Ordnung, die jedoch nicht benutzt werden können.
  • es - Es ) mr sin [(2 cu -f- Tp) t -f- az] - sin [(2 o) - y) t + a,] (4) - sin (V t + a2) - sin (yp t - a,)} , wobei die Einstellung so getroffen ist, daß a2 $ ar. Durch geeignete Filterung mittels des Filters 17 werden die Ausgangsspannungen aller Glieder in Gleichung (4) mit Ausnahme des betreffenden benutzten Gliedes, insbesondere des letzten Gliedes unterdrückt oder abgeschwächt, so daß die Ausgangsspannung des Filters sich folgendermaßen ausdrücken läßt Die Ausgangsspannung des Filters ist daher von derselben Frequenz, welche der Modulationsoszillator 13 liefert, ist jedoch in der Phase diesem gegenüber verschoben, und zwar um einen Betrag, der von der Phasenverschiebung der Seitenbandenergie beim Durchtritt durch die Gaszelle 14 abhängt. Wenn die Trägerfrequenz des Oszillators 1o von ihrem vorgeschriebenen Wert abzuweichen beginnt, verschieben die Seitenbänder sich in ihrer Lage gegenüber der betreffenden zur Regelung benutzten Gaslinie der Zelle 14 und erfahren daher eine entsprechend verschiedene Phasenverschiebung. Der Unterschied in der Phasenverschiebung - wird mit der konstanten Frequenz des Modulationsoszillators 13, deren Phasenlage als Bezugswert hemrtzt wird, verglichen. Man kann dazu jeden geeigneten Phasenvergleicher 18 benutzen; eine geeignete Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt und wird später beschrieben. Der Phasenvergleicher liefe, 7t eine zur Regelung benutzbare Gleichspannung, welche dem Oszillator io in irgendeiner geeigneten Weise zur Frequenzbeeinflussung zugeführt werden kann. Wenn die Röhre io ein Reflexklystron ist, kann die Regelspannung dazu benutzt werden, das Potential der Reflektoranode zu verändern. Die Richtung und Größe der Regelspannung hängt von der Richtung und (lern Betrag der Frequenzabweichung des Oszillators io ab und durch Zuführung der Regelspannung zu dem Oszillator läßt sich die Frequenzabweichung rückgängig machen oder wenigstens verkleinern.
  • In einem vergrößerten Frequenzmaßstab und unter der Annahme einer niedrigen Modulationsfrequenz zeigen die drei Kurven in Fig. 2, in denen die Amplitude über der Frequenz aufgetragen ist, die Phasenverschiebung in der Lage der Träger- und Seitenbandfrequenzen, wenn die Trägerfrequenz des Oszillators io über ihren normalen Wert hinaus ansteigt oder unter ihn sinkt. Mit zunehmender Frequenz wirkt die Regelspannung, welche über die Leitung i9 vom Phasenvergleicher 18 auf den Oszillator io übertragen wird, in demjenigen Sinne, daß die Frequenz sich wieder erniedrigt, wie es in der linken Kurve in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn dagegen die Oszillatorfrequenz von ihrem Normalwert nach unten abweicht, so bewirkt die Regelspannung eine Erhöhung der Oszillatorfrequenz. Dieser Fall entspricht der rechten Kurve in Fig. 2. Die mittlere Kurve in Fig. 2 gibt den Fall wieder, daß die Trägerfrequenz und die Seitenbandfrequenzen sich auf ihren gewünschten mittleren Werten befinden.
  • Bei der Schaltung nach Fig. i können sowohl Amplitudenänderungen als auch Phasenänderungen in Abhängigkeit von der Frequenz auftreten, die auf die Frequenzkennlinien der Übertragungsleitungen und der anderen Bestandteile der Schaltung zurückzuführen sind und die von den Eigenschaften der Gaszelle abweichen. Der Q-Wert der Gasabsorptionslinie ist jedoch sehr hoch, nämlich von der Größenordnung von 70 00o, während der Q-Wert der anderen Bestandteile der Schaltung stets von viel geringerer Größenordnung ist, so daß unerwünschte Amplituden- und Phasenänderungen in Abhängigkeit von der Frequenz eine geringe Rolle spielen und durch geeignete Justierung der Schaltung kompensiert werden können.
  • In Fig. i oder in den anderen beschriebenen Einrichtungen können die Seitenbandfrequenzen auch durch Frequenzmodulation des Oszillators io hervorgerufen werden statt durch Amplitudenmodulation. Im allgemeinen scheint dies jedoch weniger empfehlenswert zu sein. -Ein Aufbau, der dafür geeignet ist, die Funktionen der symmetrischen Modulatoren 12 und 15 in Fig. i zu erfüllen, und der äußerdem die Gaszelle 14 enthält, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Einrichtung umfaßt zwei Magic Tees, d. h. zwei T-förmige Hohlleiter, die an die Leitungen ii und 16 angeschlossen sind und die durch denjenigen Teil der Leitung ii miteinander verbunden sind, welcher die Gaszelle 14 enthält. Der obere Hohlleiter 12A dient als symmetrischer Modulator 12 in Fig. i und enthält einen Hohlrohrabschnitt 2o, an dessen große und kleine Querschnittseite die Hohlrohrleiter 21 und 22 angeschlossen sind, und zwar in gleichen Abständen von den Enden des Hohlrohrs 20. Die Leitung 21 führt die Energie vom Mikrowellenoszillator io zu, wobei die resultierenden Mikrowellenfelder an den Kristallgleichrichtern 23 in Phase sind. Mit jedem dieser Gleichrichter 23 ist eine Leitung verbunden, um die Energie des Modulationsoszillators 13 den Gleichrichtern zuzuführen. Hierdurch werden die Seitenbandschwingungen gemäß Gleichung (i) erzeugt, welche wieder nach rückwärts zum Anschlußpunkt des Hohlrohrs 21 übertragen werden gleichzeitig mit einer gewissen Übertragung der Oszillatorfrequenz selbst zurück zum Verzweigungspunkt der drei Schenkel, wenn an den Kristallen überhaupt eine Reflexion stattfindet. Da die Felder, welche in dem Teil 20 sich in der Richtung auf den Verbindungspunkt mit dem Schenkel 22 fortpflanzen, den letzteren nur vermöge ihrer Streufelder erregen, beeinflussen diese beiden Felder den Schenkel 22 in entgegengesetzter Phase. Die beiden Seitenbandfelder sind daher hinsichtlich der Erregung des Schenkels 22 additiv wirksam, während das in einem Schenkel 20 reflektierte Trägerwellenfeld sich mit dem reflektierten Trägerwellenfeld aus dem anderen Schenkel 2o gegenseitig aufhebt und daher nur die Seitenbandfrequenzen im Schenkel 22 auf die Gaszelle übertragen werden.
  • Aus der Symmetrie der Anordnung geht hervor, daß man auch den Schenkel ei an die Gaszelle und den Schenkel 22 an den Schwingungserzeuger anschließen könnte und dabei die gleichen Ergebnisse erzielen würde.
  • Der symmetrische Demodulator 15A, der den Demodulator i5 nach Fig. i ersetzen soll, ist von ähnlichem Aufbau. Die Seitenbandfelder werden bei ihrem Durchgang durch die Zelle 14 phasenverschoben und dem Schenkel 26 des unteren T-förmigen Verzweigungsstückes zugeführt, so daß sie an den Gleichrichterkristallen 28 in Phase sind. Diese Gleichrichter liegen in dem Querbalken 25 des unteren T-Stückes auf entgegengesetzten Seitendes Schenkels 26. Die Trägerfrequenzenergie wird dem Schenkel 27 zugeführt und erzeugt an den Kristallen gleichphasige Felder.
  • Die Ausgangsspannung des Phasenvergleichers 18 kann beispielsweise nur von einem der Kristalle 28 abgenommen werden. Da es aber leichter ist, die Brückensymmetrie der Schaltung bei Benutzung beider Kristalle aufrechtzuerhalten, werden zweckmäßig die Ausgangsspannungen der beiden Kristalle 28 für den betreffenden Bestandteil des Demodulationsprodukts der Seitenbänder in Phasenaddition kombiniert. Da in dem T-förmigen Verzweigungsstück eine Phasenumkehr in der E-Ebene im Verbindungsstück der beiden T-Stücke stattfindet, muß man entweder die Ausgangsklemmen des einen Kristalls gegenüber demjenigen des anderen vertauschen oder der Einbau des einen Kristalls muß umgekehrt gewählt werden wie derjenige des anderen, um die gewünschte Phasenaddition der Ausgangsspannungen zu erzielen. An den Kristallen 28 sind Anschlußleitungen dargestellt, welche die Verbindung zu dem Filter 17 bewerkstelligen.
  • Die Abgleichstifte 24 in Fig. 3 dienen dazu, die Schenkel der T-förmigen Verzweigungsstücke hinsichtlich ihres Widerstands anzupassen.
  • Für einen Mikrowellenoszillator von geringer oder mittlerer Leistung läßt sich eine einfachere Stabilisierungseinrichtung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, mit Erfolg verwenden. Bei dieser Ausführungsform werden die Ausgangsleistungen des Oszillators io und des Modulationsoszillators in einem nichtsymmetrischen Modulator 12 B gemischt, z. B. in einem einzigen Kristallgleichrichter oder einer gleichwertigen Einrichtung, so daß die der Gaszelle 14 aufgedrückte Energie sowohl die Trägerfrequenz, als die Seitenbandfrequenzen enthält. Wenigstens eine von ihnen muß in das Frequenzintervall der zu benutzenden Gaslinie fallen. Wenn die Modulationsfrequenz niedrig genug gewählt wird, fallen sogar alle drei Frequenzen in das erwähnte Frequenzintervall. Es entstehen natürlich bei der Modulation auf beiden Seiten der Trägerwelle auch Seitenbandfrequenzen höherer Ordnung, die aber nicht benutzt zu werden brauchen. Das in die Gaszelle eintretende Feld entspricht der Gleichung (i) zu der noch ein Glied hinzutritt, welches die Trägerfrequenz wiedergibt, und das aus der Gaszelle austretende Feld entspricht der Gleichung (2 ), zu der noch der Ausdruck E sin (co t + a3) hinzutritt.
  • Wenn die Kennlinie des Gleichrichters im Modulator 15 B quadratisch ist, kann die Ausgangsspannung des Kristalls durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt werden. Hat der Kristall keine quadratische Kennlinie, so treten noch Glieder von höherer Ordnung hinzu; sie werden jedoch nicht benutzt. Durch geeignete Filterung mittels des Filters 17 werden alle Glieder in Gleichung (6) mit Ausnahme des ausgewählten, insbesondere des letzten Gliedes, gesperrt oder unterdrückt, so daß die Filterausgangsspannung folgendermaßen ausgedrückt werden kann: Die veränderliche Phase des benutzten Demodulationsproduktes wird in dem Phasenvergleicher 18 mit der konstanten Phase des Modulationsoszillators 13 verglichen und auf diese Weise eine Regelspannung hergestellt, die über die Leitung i9 zur Frequenzstabilisierung dem Oszillator io zugeführt wird.
  • Wie bei der Schaltung nach Fig. i ist das Vorzeichen oder die Polarität dieser Regelspannung von der Richtung der Frequenzabweichung des Oszillators io von ihrem Sollwert abhängig. Außerdem können bei dieser Schaltung ebenso wie in Fig. i Amplituden-oder Phasenänderungen in Abhängigkeit von der Frequenz auftreten, die auf die Eigenschaften anderer Bestandteile der Schaltung als der Gaszelle zurückzuführen sind. Da jedoch der Q-Wert der Gasabsorptionslinie von der Größenordnung 70 000 ist, sind diese Einflüsse von geringerer Bedeutung und können durch geeignete Justierung der Schaltung unterdrückt oder kompensiert werden.
  • Wenn es sich wegen der Wahl der Modulationsfrequenz oder der Trägerfrequenz um eine Phasenvergleichung zwischen sehr hohen Frequenzen handelt, kann der Phasenvergleicher eine Hohlrohranordnung enthalten, welche eine T-förmige Anordnung von Hohlrohren mit Gleichrichtern wie in der T-förmigen Anordnung i5A der Fig. 3 umfaßt, bei welcher aber die beiden Hohlrohre, welche dem T-Stück Energie zuführen und welche die miteinander zu vergleichenden Frequenzen führen, ungleich lang sind und am Verbindungspunkt des betreffenden T-Stückes so angeordnet sind, daß eine Frequenz den mit Gleichrichtern ausgestatteten Armen des T-Stückes mit entgegengesetzter Polarisation zugeführt wird, während die andere Frequenz diese Arme mit gleicher Polarisation erreicht, jedoch um 30° phasenverschoben gegenüber der ersten Frequenz. Vorzugsweise soll jedoch, wie in Fig. 5 dargestellt, die Eingangsspannung des Phasenvergleichers aus der niedrigen Frequenz bestehen, die durch Differenzbildung der Frequenzen des Hochfrequenzoszillators 93 mit der Trägerfrequenz des Mikrowellenoszillators und mit der ausgewählten Komponente am Ausgang des Demodulators i5 B erzeugt wird. Insbesondere soll die Bezugsfrequenz von konstanter Phase dadurch erzeugt werden, daß in der Mischeinrichtung 3o die Frequenz des Oszillators io (vor der Gaszelle) und die Frequenz des Oszillators 93 vereinigt werden und dort eine Differenzfrequenz bilden, die dem Phasenvergleicher 18,A zugeleitet wird. Die veränderliche Phase entsteht dadurch, daß in der Mischeinrichtung 31 die Frequenz des Oszillators 93 und die durch Demodulation der Ausgangsspannung der Zelle 14 entstandene Frequenz vereinigt werden, so daß dieselbe Differenzfrequenz entsteht.
  • Ein Schaltungsbeispiel für einen Phasenvergleicher, der für die Schaltung nach Fig. 5 benutzt werden kann, ist in Fig. 6 dargestellt. Die vier Kristalle 34 und 35 bilden eine Gleichrichterbrücke mit den Gleichspannungsausgangsklemmen 36 und 37. Die gemeinsamen Klemmen eines Gleichrichterpaares 34 und 35 sind an die Eingangsklemme 38 des Phasenvergleichers 18A über ein Widerstandskondensatorglied 41, 42 angeschlossen und die gemeinsame Klemme des anderen Gleichrichterpaares ist ebenso mit der Eingangsklemme 39 verbunden. Die Klemmen 38, 39 sind über einen Widerstand 4o überbrückt und sind außerdem über Blockkondensatoren an einen Impulsverformungskreis (Fig.5) angeschlossen, der vorzugsweise von solchem Aufbau sein soll, daß die Ausgangsspannung der Mischeinrichtung 30 (oder 31) in zwei Reihen von spitzen Impulsen umgeformt werden, die zeitlich zusammenfallen, aber entgegengesetzte Polarität haben. Die Ausgangsspannung der anderen Mischungseinrichtung N (oder 30) wird zweckmäßig durch den Verformungskreis 32 in eine Sägezahnspannung umgewandelt und der Eingangsklemme 36 des Phasenvergleichers zugeführt.
  • Zur Frequenzregelung eines Reflexklystrons wird die Regelspannung, die der Phasenvergleicher liefert, an die Reflektoranode gemäß Fig.6 angeschlossen. Das Potential der Reflektoranode 43 des Klystrons ioA hängt von dem Spannungsabfall am Widerstand 47 ab, der in Reihe mit der stabilisierten Gleichstromquelle 46 und der Anode der Regelröhre 48 liegt. Die Steuergittervorspannung der Röhre 48 enthält eine konstante Komponente, die von der Batterie 49 geliefert wird und ein Potentiometer 50 sowie eine variable Komponente, die vom Phasenvergleicher i8A mittels der Regelleitung i9 übertragen wird. Bei einer Abweichung der Trägerfrequenz des Oszillators ioA im einen oder anderen Sinne ändert sich das Vorzeichen der Regelspannung entsprechend und beeinflußt da- . mit die Vorspannung der Regelröhre 48 in einem solchen Sinn, daß die Frequenzabweichung wieder rückgängig gemacht wird. Wenn der Mikrowellenoszillator ein Magnetron ioB gemäß Fig. 7 ist mit einem Frequenzregelgitter 51, kann die Regelspannung vom Phasenvergleicher diesem Gitter zur Frequenzregelung zugeführt werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRITCHE: i. Einrichtung zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellengenerators unter Benutzung eines Gases mit scharfer molekularer Resonanz zur Erzeugung eines frequenzstabilisierenden Steuersignals, gekennzeichnet durch einen Oszillator zur Erzeugung einer Modulationsfrequenz, die dem Ausgang eines Mikrowellengenerators zugeführt wird, um wenigstens eine Seitenbandfrequenz zu erhalten, die auf einer Flanke der Resonanzcharakteristik des Gases liegt und dabei diese Seitenbandfrequenz im Gase eine Phasenverschiebung erleidet, die von den Frequenzschwankungen des Mikrowellengenerators abhängt, einen Demodulator für die Demodulationskomponente der phasenverschobenen Seitenbandfrequenz und eine Phasenvergleichseinrichtung für die demodulierte phasenverschobene Komponente und die genannte Modulationsfrequenz zur Erzeugung des Steuersignals.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch Z, gekennzeichnet durch einen symmetrischen Modulator zur Modulation der Trägerfrequenz des Mikrowellenoszillators und zur Unterdrückung dieser Trägerfrequenz, derart, daß vom Ausgang dieses symmetrischen Modulators nur die Seitenbandfrequenz oder die Seitenbandfrequenzen dem Gase zugeführt werden. g.
  3. Einrichtung nach Anspruch r oder 2, gekennzeichnet durch einen symmetrischen Demodulator, in welchem der Ausgang der Gasstrecke mit dem unmodulierten Ausgang des Mikrowellenoszillators gemischt wird, zum Zwecke eine etwa noch durch die Gasstrecke hindurchtretende restliche Trägerfrequenz zu unterdrücken.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch r, gekennzeichnet durch Mischvorrichtungen, denen die Ausgangsspannung des Modulationsoszillators sowohl wie die Ausgangsspannung der Gasstrecke nach Demodulation derselben zugeführt werden und in denen eine Überlagerung mit einer Oszillatorfrequenz stattfindet, wobei die Phasenlage zwischen den Ausgangsspannungen dieser Mischvorrichtungen zur Herstellung des Steuersignals miteinander verglichen wird.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch z, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein symmetrischer Modulator und ein symmetrischer Demodulator durch zwei symmetrisch angeordnete T-förmige Hohlleiter gebildet werden und diese beiden T-förmigen Hohlleiter über einen weiteren Hohlleiter mit einer Gaszelle verbunden sind.
  6. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator eine Spannung von der Modulationsfrequenz liefert, deren Phasenlage sich mit der Frequenz des Mikrowellenoszillators ändert.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der T-fö rmigen Hohlleiter aus einem Hohlleiter mit einem geschlossenen Ende und ferner Hohlleiterschenkeln, die von ihm ausgehen, besteht, daß ferner ein Hohlleiter zwei Schenkel der beiden T-Stücke miteinander verbindet und die Gaszelle enthält, daß die anderen Schenkel der T-Stücke mit Mikrowellenenergie gespeist werden und ein symmetrischer Modulator mit dem am Ende geschlossenen Teil des einen T-Stückes verbunden ist, so daß die Seitenbandfrequenzen der Gaszelle zugeführt werden, schließlich ein Demodulator mit dem geschlossenen Ende des anderenT-Stückes verbunden ist, umdie Seitenbandenergie, welche durch die Gaszelle übertragen wird, zu demodulieren.
DER1608A 1948-06-25 1950-04-30 Einrichtung zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellengenerators unter Benutzung eines Gases mit scharfer molekularer Resonanz Expired DE825281C (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
DE933935C (de) * 1952-02-01 1955-10-06 Bernhard Dr Rer Nat Koch Verfahren zur Regelung der Schwingungsfrequenz selbsterregter Roehrensender mittels einer Gasentladung

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