DE869353C - Einrichtung zur Frequenzverdopplung von Hochfrequenzschwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von der bekannten Einrichtung zur - Frequenzverdopplung von Hochfrequenz- und insbesondere von Ultrahochfrequenzschwingungen mit wenigstens zwei Dioden bzw. zwei Entladungsrohren mit Steuergitter, bei der den Anoden oder den Kathoden der Dioden bzw. den Steuerelektroden der beiden Röhren eine Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz gegenphasig zugeführt wird.

to Bei solchen Einrichtungen mit Dioden ist es schon bekannt, einen auf die doppelte Frequenz abgestimmten Schwingungskreis, der in einem Punkt geerdet ist, zwischen zwei gegenseitig verbundenen Elektroden der Dioden und einem Punkt eines kapazitiven Spannungsteilers zu schalten, der zwischen den mit den beiden Anoden gleichartigen Elektroden der Dioden verbundenen Punkten liegt, denen die Schwingungen mit der zu verdoppelnden Frequenz gegenphasig zugeführt wird.

Bei den zwei Röhren mit Steuergitter enthaltenden Einrichtungen der obenerwähnten Art ist es bekannt, einen auf die doppelte Frequenz abgestimmten Schwingungskreis, der in einem Punkt geerdet ist, zwischen den gegenseitig verbundenen Kathoden und den gegenseitig verbundenen Anoden einzuschalten.

Es hat sich gezeigt, daß die bisher bekannten Einrichtungen der erwähnten Art mit dem Nachteil behaftet sind, daß bei Frequenzvervielfachung von Ultrahochfrequenzschwingungen mit einer

Wellenlänge ζ. B. von ι m beträchtliche Verluste eintreten, so daß'nureine geringe Ausgangsenergie erzielt wenden kann. Erfindungsgemäß werden diese Verluste ganz oder größtenteils durch die geeignete Bemessung der Elemente --einer-doppelten_Brückenschaltung vermieden. Diese Brückenschaltung ist - dadurch definiert, daß sie die Punkte, denen die. "Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz zugeführt "wird, die Enden des auf die doppelte ίο Frequenz abgestimmten Schwingungskreises und den geerdeten Punkt dieses Kreises als Winkelpunkte hat und in den Bnückenzweigen bei der. Schaltung mit den Dioden unterschiedlich die-Elektrodenkapazitäten der Dioden, die Teile des auf die doppelte Frequenz abgestimmten Kreises beiderseitig des geerdeten Punktes und die~ Teilkapazitäten des kapazitiven Spannungsteilers enthält. Bei der Schaltung mit den Röhren mit Steuergitter sind ' in den Brüickenzweigen der doppelten. Brückenschaltung unterschiedlich die Gitter-Kathoden-Kapazitäten der Röhre, die Gitter-Anoden-Kapazitäten und die Teile des auf die doppelte Frequenz abgestimmten Kreises beiderseitig-des geerdeten Punktes dieses Kreises enthalten. Gemäß der Eras findung werden die Elemente der Brückenschaltung derart gewählt, daß die Zuführungspünkte der Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz nahezu keine Wechselspannung der doppelten Frequenz in bezug auf Erde haben.

Die Erfindung wird an Hand der' Zeichnung näher erläutert.

Eine bekannte Einrichtung der Art, auf die sich die Erfindung bezieht und bei der zwei Dioden ver-. wendet werden, ist in Fig. 1 dargestellt. Hierbei wird eine Schwingung der zu verdoppelnden Frequenz einer Kopplungsspule 1 zugeführt, die mit einer Selbstinduktion L₁ gekoppelt ist. Die Selbstinduktion L₁ bildet zusammen mit einem Kondensator C₃ einen auf die zu verdoppelnde Frequenz abgestimmten Schwingungskreis L₁, C₃, dessen Enden über zwei Leitungen 2 und 3 bzw. mit zwei einander gegenüberliegenden Winkelpunkten a und c einer Brückenschaltung verbunden sind. Die Brückenschaltung, deren Winkelpunkte mit α, b, c und d bezeichnet sind, enthält in den Zweigen die Dioden^ und5₂ und die untereinander gleichen Kondensatoren C₁ bzw. C₂. Die Kathoden der Dioden .B₁ und S₂ sind gegenseitig verbunden und bilden den Winkelpunkt b, während der Verbindungspunkt der Kondensatoren C₁ und C₂ .den Winkelpunkt d bildet. Zwischen den Winkelpunkten b und d ist ein auf die doppelte Frequenz abgestimmter Schwingungskreis geschaltet, der aus einem Kondensator C₄ und einer Selbstinduktion L₂ besteht. Ein Punkt e der Selbstinduktion .L₂ ist geendet, ebenso wie ein Punkt der Selbstinduktion L₁,

Dem Kreis L₂, C₄ können Schwingungen von der ' doppelten Frequenz des Kreises L₁, C₃ entnommen werden.

Wie schon !erwähnt, treten bei -Verwendung der ki.der Fig. ΐ dargestellten Schaltung zur Frequenzvervielfachung ultrahoher Frequenzen; ■ z. B. mit einer Wellenlänge von r m und weniger,, beträchtliche Verluste auf; Die Erfindung-beruht-auf· der Erkenntnis, daß diese Verluste dadurch herbeigeführt werden, daß die Punkte α 'und c im allgemeinen in bezug auf den Punkt e eine erhebliche Wechselspannung mit der doppelten Frequenz - haben, wodurch die mit den Punkten α und e verhundenen Teile der Schaltung, z. B. die Verbindungsleitungen 2 und 3, einen Teil der Energie der erzeugten Schwingung mit der doppelten Frequenz in den umgebenden Raum ausstrahlen. Weil die Punkte α und c für die Schwingung mit doppelter Frequenz die gleiche Phase besitzen, ist es nicht möglich, die Strahlung der Leitungen 2 und 3 dadurch aufzuheben, daß diese Leitungen dicht zusammengerückt werden. Erfindungsgemäß ist es möglich, die Strahlungsverluste auf einen viel kleineren Betrag dadurch herabzudrücken, daß die Elemente der doppelten Brückenschaltung, die die Punkte a, b, c, d und e als Winkelpunkte hat und deren Briückenzweige von den Kapazitäten C₁ und -C₉, den Anoden-Kathoden-Kapazitäten der Röhren B₁ und B₂ und den Teilen des Kreises L₂, C₄ beiderseitig des Punktes e gebildet werden, derart gewählt werden, daß in den Punkten α und c nahezu keine Wechselspannung der doppelten Frequenz in bezug auf Erde vorhanden ist.

Betrachtet man nämlich die Schaltung nach Fig. i/ so zeigt -es sich, daß die eine Brücke der Reihenach durch die Elemente C₁, B₁ und die beiden Teile eines Kreises L₂, C₄ beiderseitig des Punktes e und die andere Brücke durch die ,EIemente C₂, B₂ und wieder die beiden genannten Teile des Kreises L₂, C₄ gebildet wird. Zum Zweck, diese beiden Brücken für die- doppelte Frequenz in Gleichgewicht zu bringen, muß das Verhältnis der Impedanzen der Brückenzweige bc und cd ebenso wie das Verhältnis der Impedanzen der Bräckenzweige ab und ad dem Verhältnis der Impedanz der Brückenzweige be und de entsprechen.

Vorzugsweise wird die elektrische Mitte des Kreises L₂₁C^ geerdet, und es werden die Kapazitäten" C₁ und C₂ experimentell derart gewählt, daß die genannten Verhältnisse gegenseitig-gleich sind. Unter Impedanz der Zweige ab und bc ist hierbei ausschließlich die Impedanz der Anoden-Kathoden-Kapazität der Röhren B₁ und B₂ zu ver- n₀ stehen. In den Augenblicken, in denen eine der Dioden B₁ und B₂ leitend ist, wird der innere Widerstand dieser Diode parallel zu. der besagten Impedanz geschaltet, so daß das Brückengleichgewicht gestört wird. Die Dioden JJ₁ und B₂ sind aber wechselweise nur während eines kleinen Teiles der Periode der in der Frequenz zu verdoppelnden Schwingung leitend, so daß die periodische Störung des Brückengleichgewichtes nur einen geringen Einfluß auf die zwischen den Punkten a, c und e auftretende Spannung hat.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, bei der zwei Trioden T₁ und T₂ verwendet werden. Der auf die zu verdoppelnde Frequenz abgestimmte Kreis wird hierbei dadurch gebildet, daß die Leiter 2 und 3 zu

einer einseitig kurzgeschlossenen und geerdeten Lecherleitung zusammengesetzt sind, deren Länge ein Viertel der Wellenlänge der Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz beträgt. Die Leitung 2, 3 kann mittels eines Kondensators C nachgestimmt werden. Die freien Enden der Lecherleitung 2,3 sind je mit einem Steuergitter der Trioden T₁ bzw. T₂ verbunden. Die Anoden und die Kathoden dieser Röhren sind gegenseitig und mit

ίο den Enden einer zweiten Lecherleitung 4, 5 verbunden, die am anderen Ende kurzgeschlossen und geerdet ist und deren elektrische Länge etwas weniger als ein Viertel der Wellenlänge der Schwingung der doppelten Frequenz beträgt. Diese Leitung bildet den auf die doppelte Frequenz abgestimmten Schwingungskreis. Das Ersatzschaltbild der Einrichtung nach Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt, in der beziehungsweise C(Ig₁ und Cag₂ die Anoden, Gitterkapazitäten und Cgk₁ und Cgk₂ die Gitter-Kathoden-Kapazitäten der Röhren T₁ und T₂ darstellen. Diese Kapazitäten bilden mit den Teilen des Kreises 4,5 beiderseitig des geerdeten Punktes e eine doppelte Brückenschaltung, deren Winkelpunkte entsprechend Fig. 1 mit a, b, c, d und e angedeutet sind. Zwischen den Impedanzen der Brückenzweige ab, bc, cd, ad, be und de muß' die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte Beziehung bestehen. Da sämtliche Kapazitäten in den Brückenzweigen ab, bc, cd und de in der Einrichtung nach Fig. 3 Elektrodenkapazitäten sind, die nur durch Hinzuschaltung zusätzlicher Kapazitäten, was bei sehr hohen Frequenzen unerwünscht ist, geändert werden können, kann die auf die doppelte Frequenz abgestimmte Lecherleitung 4, 5 auch derart eingerichtet werden, daß das Verhältnis der Impedanzen der Brückenzweige be und de für die doppelte Frequenz dem Verhältnis der Impedanzen der Brückenzweige bc und cd und dem Verhältnis der Impedanzen der Briickenzweige ab und ad gleich ist. Hierbei ist angenommen, daß die letztgenannten zwei Verhältnisse gegenseitig bereits gleich sind; dies ist durch Verwendung gleicher Röhren und eines symmetrischen Aufbaus erzielbar. Das Verhältnis der Impedanzen der Brückenzweige be und de ist gemäß einer besonders vorteilhaften Aüsführungsform der Erfindung dadurch einstellbar, daß der Querschnitt der Leiter 4 und 5 gegenseitig verschieden gewählt wird. Wenn z. B. der Leitung 5 ein größerer Querschnitt als der Leitung 4 gegeben wird, läßt sich erreichen, daß die Impedanz des Brückenzweiges be kleiner als jene des Zweiges de ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Frequenzverdopplung von Hochfrequenzschwingungen, insbesondere von Ultrahochfrequenzschwingungen, mit wenigstens zwei Dioden, bei der ein auf die doppelte Frequenz abgestimmter Schwingungskreis, der in einem Punkt (e) geerdet ist, zwischen zwei gegenseitig verbundenen, gleichartigen Elektroden der Dioden und einem Punkt (c?) eines kapazitiven Spannungsteilers geschaltet ist, der zwischen den mit den beiden anderen gleichartigen Elektroden der Dioden verbundenen Punkten (a, c) liegt, denen die Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz gegenphasig zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine solche Dimensionierung der Elemente der doppelten Brückenschaltung, welche Brückenschaltung die Punkte (a, c), denen die Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz zugeführt wird, die Enden (d, b) des auf die doppelte Frequenz abgestimmten Kreises und den geerdeten Punkt (e) dieses Kreises als Winkelpunkte hat und in den Brückenzweigen unterschiedlich die Elektrodenkapazitäten der Dioden, die Teile des auf die doppelte Frequenz abgestimmten Kreises beiderseitig des geerdeten Punktes (e) und die Teilkapazitäten des kapazitiven Spannungsteilers enthält, daß die Zuführungspunkte {a, c) der Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz nahezu keine Wechselspannung der doppelten Frequenz in bezug auf Erde haben.
2. 2. Einrichtung zur Frequenzverdopplung von Hochfrequenzschwingungen, insbesondere von Ultrahochfrequenzschwingungen, mit wenigstens zwei Entladungsröhren mit Steuergitter, bei der ein auf die doppelte Frequenz abgestimmter g₀ Schwingungskreis, der in einem Punkt (t?) geerdet ist, zwischen den gegenseitig verbundenen Kathoden und den gegenseitig verbundenen Anoden geschaltet ist, während die Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz den Steuergittern der Röhren gegenphasig zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine solche Dimensionierung der Elemente der doppelten Briickenschaltung, welche Brückenschaltung die mit den Steuergittern verbundenen Punkte (α, c), die Enden (d, b) des auf die doppelte Frequenz abgestimmten Kreises und den geerdeten Punkt (e) dieses Kreises als Winkelpunkte hat und in den Brückenzweigen unterschiedlich die Gitter-Kathoden-Kapazitäten der Röhren, die Gitter-Anoden-Kapazitäten und die Teile des erwähnten Kreises beiderseitig des geerdeten Punktes (e) enthält, daß die Zuführungspunkte (α, c) der Schwingung mit der zu verdoppelnden Frequenz nahezu keine Wechselspannung der doppelten Frequenz in bezug auf Erde haben.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der auf die doppelte Frequenz abgestimmte Schwingungskreis aus einer einseitig kurzgeschlossenen und geerdeten Lecherleitung be- steht, deren elektrische Länge ein Viertel der dieser Frequenz zugeordneten Wellenlänge beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter , der Lecherleitung gegenseitig verschiedene Querschnitte aufweisen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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