-
Meßgenerator Die Erfindung betrifft Vleßgeneratoren, d. h. Erzeuger
sinusförmiger elektrischer Schwingungen, welche insbesondere dazu dienen sollen,
iSpulen, Kabel, Übertrager oder andere Objekte der Fernmeldetechnik auf ihre Eigenschaften
bei bestimmten Spannungen und Frequenzen zu untersuchen. Bei der Benutzung stetig
veränderbarer Generatoren tritt hier die iSchwierigkeit auf, daß man neben einer
evtl. erforderlichen Bereichumschaltung sehr sorgfältig auf der Geräteskala einstellen
muß, um immer wieder die gleiche Frequenz zu erhalten. Diese Einstellung ist zeitraubend.
Bei der Benutzung von Generatoren mit festen Frequenzen ergibt sich häufig die Notwendigkeit,
für jede Frequenz einen getrennten Satz von frequenzbestimmenden Gliedern zu benutzen,
da sonst ohne nennenswerte Korrekturen die Ausgangsspannung oder der Klirrfaktor
stark mit der Frequenz schwanken. Das trifft bei der Verwendung von sogenannten
LC-Gliedern zu, deren Resonanzwiderstand sich stark mit der Frequenz ändert. Bei
der Benutzung von Widerständen und Kondensatoren als frequenzbestiminende Glieder
bleibt zwar die Ausgangsspannung konstant, jedoch ist dann eine einfache Spannungsänderungmit
einem der ,Schwingstufe nachgeschalteten Potentiometer mit zum Teil erheblichen
Frequenzänderungen verknüpft, da durch den jeweils gewählten Potentiometerabgriff
mit der daran angeschalteten Gitterkapazität der nachfolgenden Leistungsröhre eine
wechselnde Blindlast am Arbeitswiderstand der Generatorröhre auftritt.
-
Die vorliegende Schaltung gemäß der Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten
bei einfachstem Aufbau. Ausgangsspannung und Frequenz .können auf ein vorgegebenes
Maß konstant gehalten werden=. Die Frequenz wird z. B. durch einen Dreh- oder Kippschalter
gewählt. Da durch die Schaltung gemäß der Erfindung erreicht wird, daß die Steuerspannung
am
Gitter der .Schwingröhre in einem weiten Frequenzbereich konstant ist, ist auch
der Klirrfaktor der abgegebenen Frequenzen auf einer vorgegebenen Größe zu halten
und konstant. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der benutzte Schwingkreiskondensator
einen im wesentlichen konstanten Wert besitzt.
-
Die genannten Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
die Kapazität des im Parallelresonanzkreis liegenden Kondensators konstant bzw.
im wesentlichen konstant gehalten wird, während als stufenweise veränderbare Induktivität
die mit Anzapfungen versehene Primärwicklung eines Übertragers dient, der insbesondere
hinsichtlich der Gesamtinduktivität der Primärwicklung sowie hinsichtlich seines
Übersetzungsverhältnisses so bemessen ist, daß diejenigen Änderungen der Ausgangsspannung,
welche durch die zur Erzielung der gewünschten Frequenzänderung notwendige Induktivitätsänderung
bedingt sind, durch eine bei dieser Anzapfung der Primärwicklung sich von selbst
ergebende Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der im Schwingungskreis
liegenden Primärwicklung und der mit dem Gitter der Schwingröhre gekoppelten Sekundärwicklung
ausgeglichen werden.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, welche
als Beispiel ein,Schaltschema der Schwingröhre für zehn Frequenzen, die im Bereich
i : 2o liegen, darstellt und alle notwendigen Schaltelemente enthält. Weggelassen
sind jedoch die auf die .Schwingröhre folgenden Verstärkerstufen, da sie zur Beschreibung
der Erfindung unwesentlich sind. In der Zeichnung stellt i eine Röhre dar, welche
im Kathodenkreis zur Linearisierung den Widerstand Rk enthalten kann. Im Anodenkreis
dieser Röhre liegt der Parallelresonanzkreis, welcher die Kapazität Cl und die jeweils
abgegriffene Induktivität L,, enthält. Die Gesamtinduktivität der Primärwicklung
hat die Größe L, der Verlustwiderstand dabei den Wert r. Die Primärwicklung des
Übertragers ist mit der ,Sekundärwicklung L,s gekoppelt. Das Übersetzungsverhältnis
beträgt ü. Im Gitterkreis liegen die Kopplungskapazität Cu sowie der Gitterableitwiderstand
R, Im Anodenkreis liegt außerdem noch die Kapazität Ca zur Überbrückung der bei
-I- A und - A 2.ngeschlossenen Anodenspannungsquelle. Die Eleinente sind so bemessen,
daß in der üblichen Weise folgende Bedingungen erfüllt sind:
Hierbei und in den folgenden Betrachtungen bedeutet L = primäre Induktivität des
Schwingübertragers, r = Verlustwiderstand der Schwingspule, C = Kondensator des
Schwingkreises, ü = Übersetzungsverhältnis des Schwingübertragers, l" = Anodenwechselstrom,
U" = Anodenwechselspannung, S, = Steilheit der Röhre, L', = Gitterwechselspannung,
Ra = Resonanzwiderstand des Schwingkreises.
-
Ferner ist die Voraussetzung getroffen, daß RA. und die durch diesen
Widerstand erzeugte Stromgegenkopplung so bemessen sind, daß Re sehr wenig Gitterstrom
führt, die Röhre also schwach begrenzt. Für eine Pentode ist R; > R". Unter diesenVerhältnissen
können folgende Gleichungen aufgestellt werden
Daraus folgt für diesen Generator zwischen den Größen ü, S und R" die Beziehung
Das bedeutet, daß am Gitter der Röhre für alle Frequenzen eine konstante Spannung
liegt. Es gilt somit für alle Frequenzen o, die Beziehung ux ' Rnx
= Cl . (2) Wird die Spule L hei L., angezapft, so ist für (»r
Nimmt man an, daß der Verlustwiderstand des Übertragers frequenzunabhängig ist,
was beispielsweise bei Übertragern für Tonfrequenz mit Permenormblech von o,i mm
Stärke, mit einem Luftspalt von 0,5 mm und mit kleinem Querschnitt der Kupferwicklung
im wesentlichen der Fall ist, dann ist
und schließlich
Aus den Gleichungen (2), (3), (.4) und (5) sowie der Beziehung
für den. Resonanzfall folgt schließlich die Gleichung
Aus dieser Gleichung kann jede Anzapfung L,, für die jeweilige Frequenz (,),. berechnet
werden.
-
Ist in dem betrachteten Bereich die Wicklungskapazität C, für jedes
I_,,
(wobei C". die Spulenkapazität von I_ ist)
gegenüber C,. zu vernachlässigen,
so wird aus Gleichung (6)
woraus folgt
Die Rechnung ergibt also, daß bei der gewählten Schaltung und unter der Voraussetzung,
daß CP und ro = const, die Frequenz bei gleichbleibender Spannung am Gitter
der Röhre beliebig umgeschaltet werden kann. Die gesamte Induktivität L wird für
die tiefste zu erzeugende Frequenz bei einer brauchbaren Größe von Cl bemessen.
-
Soll der Generator sehr große Frequenzbereiche überstreichen, so wird
hierdurch auch eine starke Änderung des Wertes üX bedingt. In diesem Fall kann aber
der Einfluß der Wicklungskapazität C," nicht mehr vernachlässigt werden. C2 ändert
sich nach hohen Frequenzen hin, und zwar nach der Beziehung
Setzt man hier für C1 und Lx (6) und (7) ein, so wird
In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Kondensator C1 von vornherein entsprechend
kleiner zu bemessen und ihn durch kleine Zusatzkondensatoren für alle Frequenzen
o), zu dem Wert C" entsprechend Gleichung (9) zu ergänzen.
-
Nach kleinen Frequenzen hin nimmt die Prirriärinduktivität bis zu
ihrem Höchstwert L zu. Infolge der zur Erzielung dieser hohen Induktivität notwendigen
großen Windungszahl beginnt sich hierbei die Gleichstromvormagnetisierung bemerkbar
zu machen. Die hierdurch hervorgerufene Änderung der Induktivität kann durch entsprechende
Bemessung des 'Schwittgkreiskondensators ausgeglichen werden. Auch hierbei läßt
man den eigentlichen Scli@%,ittgkreiskondettsator C1 konstant und führt den notwendigen
Ausgleich an kleinen Zusatzkondensatoren aus, die mit den Abgriffen des Übertragers
gekoppelt sind. Grundsätzlich ist jedoch diese Änderung von C,, die im ,Schaltbild
durch die Kondensatoren C, veranschaulicht ist, für das Prinzip des Generators unwesentlich
und macht sich erst bemerkbar, wenn der zu überstreichende Frequenzbereich groß
ist. Bei einem Ausführungsbeispiel mit dem sehr großen Frequenzbereich von i :2o
ergab sich, daß der Kondensator bei der höchsten Frequenz von 64oo Hz den Wert 144
riF erhält. Bei der mittleren Frequenz von 3200 Hz war der Kondensator mit
165 nF zu bemessen, während bei 32o Hz der Kapazitätswert 153 nF betrug. Die Größe
der jeweiligen Zusatzkondensatoren wird zweckmäßig durch Messung bestimmt. Entsprechend
den ermittelten Werten werden sodann feste Zusatzkondensatoren angeschlossen, wie
sie in der Fernmeldetechnik üblich sind.
-
Etwa noch auftretende geringfügige iSpannungsunterschiede bei den
einzelnen Frequenzen können dabei in einfacher Weise beseitigt werden, indem zu
den genannten Zusatzkondensatoren Widerstände parallel geschaltet werden, welche
die Amplitude im Schwingungskreis auf das zur Erzielung einer bei allen Frequenzen
völlig gleichmäßigen iSpannung erforderliche Maß herabsetzen. In der Zeichnung ist
ein solcher Widerstand R am untersten Zusatzkondensator gestrichelt dargestellt.