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Abstimmvorrichtung für Dezimeterwellensender Bei abstimmbaren Sendern
hochfrequenter Schwingungen wünscht man, daß die wirkliche Frequenz des Senders
mit der etwa an einer Skala ablesbaren oder durch Rasten des Einstellgliedes festgelegten
Sollfrequenz übereinstimmt. Hierzu genügt es nicht, daß die Eigenfrequenz des mit
der Senderöhre verbundenen Schwingkreises an sich mit der eingestellten Sollfrequenz
übereinstimmt, da die Senderöhre nicht nur einen negativen Widerstand, sondern gleichzeitig
irgendeinen Blindwiderstand darstellt, dessen Größe stark von den Betriebsspannungen
und den zufälligenRöhreneigenschaften abhängt und der infolgedessen die Senderfrequenz
in unkontrollierbarer Weise verstimmt. Diese Verstimmung ist besonders groß bei
sehr kurzen elektrischen Wellen (Dezimeterwellen), insbesondere bei Verwendung von
Magnetfeldröhren. Man kann diesem Übelstand daher keineswegs dadurch abhelfen, daß
man für den Senderschwingkreis einen besonders frequenzkonstanten Kreis verwendet,
z. B., wie an sich bekannt, einen bei Dezimeterwellen üblichen Topfkreis, da die
Verstimmung durch die Röhre auf jeden Fall eintreten kann.
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Die bekannten Such- und Scharfnachstimmeinrichtungen können im Falle
eines Senders nur bei festliegender Sollfrequenz eine Abweichung von dieser in einem
verhältnismäßig kleinen Bereich ausgleichen. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch,
wenn keine feste Sollfrequenz vorgesehen ist, sofern der Sender über einen weiten
Frequenzbereich abstimmbar sein soll, insbesondere bei Dezimeterwellen, wo die durch
die Senderöhre bedingten Frequenzschwankungen besonders groß sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine in einem breiten Frequenzbereich
wirksame, sehr genaue und von Betriebsspannungsschwankungen und zufälligen Röhreneigenschaften
unabhängige Abstimmung eines Senders auf sehr einfache Weise dadurch erreicht, daß
an den Senderschwingkreis ein zusätzlicher, abstimmbarer, die jeweilige Sollfrequent
des
Senders bestimmender Topfkreis angekoppelt ist und daß unter Aufteilung der Frequenzeinstellung
des Senderschwingkreises in eine Grob- und eine von dieser getrennte Feineinstellung
die Grobeinstellung über eine zwangsläufige mechanische Kupplung, z. B. Zahnräder,
mit der Einstellung des Topfkreises gekuppelt ist und daß eine vom Topfkreis her
vorgenommene rein elektrische oder elektromechanische Steuerung den Sender selbsttätig
mittels der Feinemstellung auf die Sollfrequenz nachstimmt.
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An sich ist es zwar bekannt, die Abstimmung eines Schwingkreises in
eine Grobeinstellung und eine Feineinstellung aufzuteilen: Wesentlich für die vorliegende
Erfindung ist jedoch die Kupplung der Grobeinstellung mit der Einstellung des durch
die Senderöhre nicht beeinflußbaren, auf die Sollfrequenz abgestimmten Topfkreises
und die Steuerung der Feineinstellung mittels der Nachstimmvorrichtung durch den
Topfkreis. Bei Einstellung auf eine bestimmte Sollfrequenz stimmt die Eigenfrequenz
des praktisch nicht mit der Röhre belasteten Topfkreises mit großer Genauigkeit
mit der Sollfrequenz überein. Durch die mechanische Kupplung der Grobeinstellung
des Senderschwingkreises wird zunächst gewährleistet, daß die Senderfrequenz wenigstens
ungefähr mit der Sollfrequenz übereinstimmt. Die verbleibende Abweichung wird dann
dadurch beseitigt, daß der Topfkreis die Senderfrequenz prüft und durch den an sich
bekannten Nachstimmvorgang auf die Feineinstellung des Senderschwingkreises so einwirkt,
daß die Frequenzabweichung verschwindet.
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Würde man die Aufteilung der Frequenzeinstellung des Sende-rschwingkreises
in eine Grobeinstellung und eine Feineinstellung nicht vornehmen und die vom Topfkreis
gesteuerte Nachstimmung auf die Schwingkreisabstimmung unmittelbar einwirken lassen,
so würde eine Abstimmung der Senderfrequenz auf die Sollfrequenz nur möglich sein,
wenn man keine Kupplung zwischen Schwingkreisabstimmung und Topfkreiseinstellung
vorsieht, da sich sonst der Topfkreis selbsttätig verstimmen würde, wobei man den
Senderschwinglkreis von Hand auf die ungefähre Sollfrequenz abstimmen müßte. Es
wäre dann aber keine Einknopfabstimmung vorhanden, oder man müßte die Kupplung zwischen
Topfkreis und Senderschwingkreis so ausbilden, daß zwar die Topfkreiseinstellung
die Frequenzeinstellung des Senderkreises mitnimmt, daß aber umgekehrt bei der Nachstimmung
die Frequenzeinstellung des Senderschwingkreises den Topfkreis nicht wieder verstimmt.
Dies würde jedoch ein sehr kompliziertes Getriebe voraussetzen.
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Die Erfindung vermeidet alle diese Schwierigkeiten, indem die Grobeinstellung
unmittelbar mit der gerasteten Topfkreiseinstellung gekuppelt wird, während die
Feineinstellung lediglich die Aufgabe hat, den Sender durch Suchen bzw. Scharfnachstimmen
über eine vom Topfkreis her betätigte Steuerung stets auf der vom Topfkreis vorgeschriebenen
Sollfrequenz zu halten. Der Frequenzbereich der Feineinstellung ist dabei entsprechend
der Röhrenstreuung, der Frequenzänderung beim Einbrennen und den Gleichlaufabweichungen
zwischen Grobeinstellung des Senders und Topfkreiseinstellung zu .bemessen. Die
Feineinstellung kann rein elektrisch oder elektromechanisch erfolgen.
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Ein besonders einfaches Getriebe ergibt sich, wenn man die Grobeinstellung
des Senders und bei elektromechanischer Steuerung auch die Feineinstellung mit Hilfe
einer einfachen Drehbewegung vornimmt, indem man, wie bereits vorgeschlagen, zwischen
die als Belegung eines Kondensators dienenden, an einer Stelle verbreiterten Lecherleitungen
Keramikkurvenscheiben hineindreht, und zwar entweder als einzelne Scheibe oder,
was mit Rücksicht auf die Stabilität zweckmäßiger ist, in Form zweier symmetrisch
angeordneter und bewegter Scheiben. Diese Kondensatoren lassen sich so klein ausführen,
daß sie sich ohne weiteres zusätzlich in Lecherleitungen auch für,sehr kurze Wellenlängen
einbauen lassen.
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Die Bedienungsweise des vorbeschriebenen Gerätes wird sehr einfach.
Man braucht nur das Gerät einzuschalten, den gewünschten Kanal am Einknopf zu wählen
und einen Augenblick zu warten, bis selbsttätig scharf nachgestimmt ist, um den
Sendebetrieb aufnehmen zu können.
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Eine zusätzliche Feinabstimmöglichkeit von Hand ist im allgemeinen
nicht erforderlich. Sie kann jedoch mitunter erwünscht sein, um einen Notbetrieb
mit Handeinstellung aufrechterhalten zu können, falls die selbsttätige Scharfnachstimmung
einmal ausfallen sollte. In diesem Fall empfiehlt es sich, die elektromechanische
Steuerung der Feinabstimmung über eine Rutschkupplung auf einen zweiten Knopf wirken
zu lassen. Dieser, ebenso wie die Rutschkupplung, wird aber im allgemeinen nie betätigt.
Er stellt nur, wie bereits erwähnt, eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme dar.
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Die vorerwähnte elektromechanische Feinabstimmung läßt sich auch durch
eine rein elektrische Abstimmung ersetzen, was die Möglichkeit schafft, das Getriebe
noch weiter zu vereinfachen.
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Es ist bekannt, daß bei einem Magnetron die Schwankungen der Betriebsbedingungen
mehr oder weniger stark auch die Frequenz beeinflussen und daher zu vermeiden sind.
Diese Rückwirkungen auf die Frequenz, die durch die Veränderungen der Betriebsbedingungen
erfolgen, können nun zum Zwecke eines mechanisch einfachen Aufbaus des Senders,
zur Erzielung weitgehender Unempfindlichkeit bei Erschütterungen und zur Herabsetzung
der Anforderung an die Herstellgenauigkeit für die Zwecke der Erfindung ausgenutzt
werden. Das zur Erzeugung der Schwingungen benötigte Resonanzsystem wird dann ohne
jedes mechanisch bewegte Feinabstimmglied ausgeführt und die Frequenzeinstellung
nach einer der nachstehend angegebenen grundsätzlichen Möglichkeiten oder ihren
Kombinationen vorgenommen: i. Regelung der Anodengleichspannung, 2. Regelung der
magnetischen Feldstärke, 3. Regelung der an Steuerelektroden, z. B. Gittern oder
Seitenplatten liegenden Gleichspannung.
| Um einen genügend großen Frequenzhub zu er- |
| reichen sowie mit Rücksicht auf die Leistungs- |
| konstanz und Stabilität wird man zweckmäßig |
| zwei oder mehrere Betriebsbedingungen gleichzeitig |
| ändern, z. l3. mit der Anodengleichspannung die |
| magnetische Feldstärke. Das kann in der Weise |
| geschehen, daß man den Dauermagneten durch |
| einen Elektromagneten ersetzt oder dem Feld des |
| Dauermagneten ein zweites elektromagnetisches |
| Feld überlagert, indem man beispielsweise die Pol- |
| schuhe des Dauermagneten mit einer Spule be- |
| wickelt and dann den durch den Elektromagneten |
| bzw. die Spule fließenden Strom regelt. Auf diese |
| Weise gelingt es, mit Hilfe eines einzigen Schal- |
| ters, der verschiedene \Viderstäiide ein- und aus- |
| schaltet bzw. kurzschließt, einen bei einer Dezi- |
| meteranlage geniigend großen Frequenzbereich zu |
| bestreichen. |
| Dieses Prinzip der rein elektrischen Feinabstim- |
| mung bei Sendern mit einer von einem Resonanz- |
| system geringer Dämpfung, z. B. Topfkreisen, ge- |
| steuerten selbsttätigen Such- und Scharfnachstim- |
| mung ist der bisher vorhandenen elektromechani- |
| schen Steuerung der Frequenz insofern überlegen, |
| als es praktisch träglieitslos arbeitet. Es entfällt |
| daher die mitunter bei elektromechanischer Such- |
| und Scharfnachstiinmung auftretende Gefahr, daß |
| die Scharfnachstimniung nur bis zu einem gewissen |
| Grade erfolgt und in einem Hin- und Herpendeln |
| endigt, sowie die ':Möglichkeit des völligen Ver- |
| sagens der Scharfnachstimmung bei Frequenz- |
| spriingen. |
| blit der rein elektrischen Scharfnachstimmung |
| lassen sich Genauigkeiten in der Frequenzstabilität |
| erreichen, wie man sie bis jetzt bei Magnetron- |
| sendern nicht annähernd kennt. Hinzu kommt noch, |
| daß alle zur Steuerung des Motors bei elektro- |
| mechanischen Nachstinimeinrichtungen verwende- |
| ten Relais fortfallen. Der mechanisch einfache Auf- |
| bau des Lechersy stems ohne zu große Anforderun- |
| gen an die Genauigkeit, der Wegfall fast sämtlicher |
| mechanisch bewegter Teile (Zahnräder, Schnecken, |
| Rutschkupphingen, Relais, Motoren) ist im Hin- |
| blick auf die Sicherheit der Dezimeteranlage und |
| der Serienherstellung ein außerordentlicher Vorteil. |
| Die Bedeutung der neuen Anordnung äußert sich |
| vor allein in der wesentlich einfacherenFabrikation. |
| Die zahlreichen Zahnräder usw., die sehr große An- |
| forderungen an die Herstellgenauigkeit stellen, |
| können durch leichter zu beherrschende Nieder- |
| frequenzschaltelennente ersetzt werden. Die einzigen |
| Konstruktionselemente der Dezimeteranlage, die |
| nach wie vor die höchste Genauigkeit erfordern, |
| würden der Topfkreis und das Lechersystem mit |
| dem Grobkondensator sein. |
| Da die Scharfuachstimmung fast trägheitslos er- |
| folgt, könnte sie so weh getrieben werden, daß selbst |
| eine Frequenzmodulation unwirksam wird oder |
| sich der Modulationsgrad stark ändert. Da man es |
| aller schaltungstechnisch z. 13. durch Wahl der |
| Zeitkonstanten des Regelkreises in der Hand hat, |
| wie weit man mit der Scharfnachstimmung gehen |
| will, kann diese noch zur `'erliesserung der Anlage |
ausgenutzt werden. Man kann damit das Ideal eines Senders verwirklichen, der sich
zwar in einem kleinen nach den Anforderungen der Modulation einstellbaren Frequenzband
in seiner Frequenz beeinflussen läßt, im übrigen aber selbsttätig sich völlig frequenzstabil
einstellt.
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Die neue Anordnung schafft also !bei Dezimeteranlagen die Möglichkeit,
diese als reine Rastgeräte mit Einknopfbedienung auszuführen und trotz dieser verschärften
Bedingung zu einem einfachen mechanischen Aufbau zu gelängen.
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Die Abb. i und 2 veranschaulichen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
In der Abb. i ist eine elektromechanisch wirkende selbsttätige Such- und Scharfnachstimmung
dargestellt. Die von der Röhre R erzeugten Schwingungen werden dem Lechersystem
L1, L2 zugeführt. Das Lechersystem ist in bekannter Weise durch eine Kurzschlußscheibe
Ku abgeschlossen. Über die- Leitung N wird die Nutzenergie der Umwegleitung
U1, der konzentrischen EnergieleitungKE, demkonzentrischen Antennenkabel K, der
Antennenumwegleitung U2 und der Antenne A zugeführt. Mit der konzentrischen Energieleitung
KE ist der einstellbare Topfkreis T gekoppelt, der gleichsam als Frequenznormal
dient und die Korrektur der Frequenz des Senders bewirkt. Dieser Topfkreis sollte,
wenn räumlich irgendmöglich, mit dem 'Senderlechersystem gekoppelt werden, z. B.
induktiv in der Nähe der Kurzschlußscheibe Kü oder kapazitiv in der Nähe des Spannungsbauches,
um Stoßstellen in der Energieleitung zu vermeiden. Mit der Kapazität C, die die
Lecherleitungen L1 und L2 überbrückt, wird der Sender grob eingestellt. Diese Grobeinstellung
ist mechanisch gekuppelt mit der Einstellung des Topfkreises T, wie dies die gestrichelten
Linien zeigen, die von C und T aus zu der Welle W, die mit dem Drehknopf
D versehen ist, führen.
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An den Topfkreis T ist eine Diode Di angeschlossen, die Tiber
eine Regelschaltung RS und ein Relais den Motor 41 steuert, der seinerseits das
Feineinstellelement F so verstellt, daß die Frequenz des Senders mit der Topfkreisfrequenz
übereinstimmt. Die elektrische Schaltung des Diodenkreises wird an Hand der Abb.2,
in der die rein elektrische Scharfnachstimmung beschrieben wird, noch näher erläutert.
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Zweckmäßig auf der z. B. als Hohlwelle ausgebildeten Welle des Motors,
die das Feineinstellelement antreibt, ist ebenfalls über eine Rutschkupplung der
die Feinabstimmung von Hand ermöglichende Knopf H angeordnet. Diese Handeinstellung
wird praktisch nur dann betätigt werden, wenn aus irgendeinem Grunde die selbsttätige
Scharfnachstimmung ausfallen sollte.
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Abb.2 zeigt die rein elektrische Scharfnachstimmung,wobei der Netzanschlußteil
fortgelassen ist. Mit R ist wieder die Röhre, mit L1, L, das Lechersystem, mit C
der Senderkondensator, mit Up U2 die Umwegleitungen, mit KE die konzentrische
Energieleitung, mit K das Antennenkabel, mit A die Antenne, mit
T der Topfkreis bezeichnet.
Die gemeinsame Grobeinstellung
des Senderkreises und des Topfkreises ist durch die gestrichelte Linie veranschaulicht.
Mit dem Topfkreis ist in bekannter Weise eine Diode Di gekoppelt, die die mit einer
Regelfrequenz von z. B. 63 kHz modulierte Ultrahochfrequenz gleichrichtet, so daß
lediglich die zum Zwecke der selbsttätigen Scharfnachstimmung dem Träger aufmodulierte
Frequenz von 63 kHz nach Verstärkung durch einen Verstärker im Kreis Kr vorhanden
ist, der nur schematisch angedeutet ist. Diese Frequenz wird gleichgerichtet und
in Kr mit,der von dem Generator G erzeugten Wechselspannung von 63 kHz verglichen.
Bei völligem Gleichlauf zwischen Senderkreis und Topfkreis entsteht keine Regelspannung,
bei Abweichen in dem einen oder anderen Sinn entsteht eine Regelspannung, die an
einem Widerstand in W1 abfällt und zur Änderung der Anodenspannung des Magnetruns
z. B. über einen Verstärker herangezogen werden kann. Ferner entsteht noch ein Spannungsabfall
an einem Widerstand in W2, der in ähnlicher Weise den Magnetstrom des Magnetruns
verändert. Bei der Schaltung nach Abb. 2 würden die in Kr erzeugten Regelspannungen
Relais zugeführt werden, die den Verstellmotor steuern.
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Die zu den Widerständen W1 und W2 führenden gestrichelten Linien veranschaulichen
die Einsiellung des Arbeitspunktes der Verstärker W1 und W2 und damit des Anteils
des im Regelkreis vorhandenen Anodenstroms bzw. Magnetfeldstroms.
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Für die Änderung der Frequenz ist es bereits ausreichend, wenn entweder
die Anodenspannung oder der Magnetstrom verändert wird.
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Mit Rücksicht auf Leistungskonstanz und -stabilität ist insbesondere
bei größeren Frequenzhüben zu empfehlen, beide Spannungen gleichzeitig zu verändern.
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In der Schaltung nach Abb. 2 wird die Grobeinstellung des Senders
durch Änderung des die Lecherleitung L1, L2 überbrückenden Kondensators C vorgenommen.
Statt dessen ist es möglich, die Grobeinstellung auch durch Änderung der Betriebsbedingungen
des Magnetruns, als z. B. der Anodengleichspannung, der magnetischen Feldstärke
usw., zu bewirken. In diesem Fall wären z. B. im Anodenkreis oder im Magnetfeldkreis
des ganz oder zum Teil fremderregten Magnetsystems Widerstände vorzusehen, die gleichzeitig
mit der Verstellung des Topfkreises verändert oder kurzgeschlossen werden.