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Rückgekoppelter Generator Die Erfindung befaßt sich mit rückgekoppelten
Generatoren, bei denen es darauf ankommt, daß bei der Einschaltung des Schwingungserzeugers
möglichst sofort die volle Schwingungsamplitude erreicht wird. Im allgemeinen dauert
es nämlich bei einem Generator eine gewisse Zeit, bis, vom Anfachen der Schwingung
an gerechnet, sich die Amplitude bis zur vollen Höhe aufschaukelt.
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In vielen Fällen ist eine solche Anfachzeit von Nachteil. Dies ist
besonders bei Generatoren, die für die Übertragung von Signalen verwendet werden
und die durch besondere Steuereinrichtungen getastet werden, von Bedeutung. Für
die Erzeugung von Wechselstromimpulsen mit möglichst rechteckiger Füllkurve, z.
B. für Tonfrequenztelegraphie oder Ruf- und Wahlschaltungen, werden meist Anordnungen
benutzt, bei denen ein Generator, wie z. B. ein Röhrengenerator, kontinuierliche
Wechselspannungen liefert, die dann mittels Relais oder sonstiger Schalteinrichtungen
am Ausgang getastet, d. h. im Takt der Zeichen an den Verbraucherkreis angeschlossen
werden. In vielen Fällen ist es dabei erwünscht oder sogar notwendig, den Röhrengenerator
derart zu tasten, daß die Schwingungen in den Zeichenpausen vollkommen aussetzen
und der Generator bei jedem Zeichen wieder von neuem anschwingt. Dies ist beispielsweise
dann notwendig, wenn eine Röhre bei einem kombinierten Generator und Empfänger für
Ruf- oder Wahlzeichen abwechselnd für den Sender und den Empfänger verwendet,,Werden-soll.
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Bei allen diesen Betriebsarten eines GenerAtors entstehen dadurch
Nachteile, daß die Anschwingzeit in der Regel sehr groß ist im Vergleich zur Dauer
einer Periode. Sie ist außerdem noch abhängig von
der Zufälligkeit
eines die Schwingungen einleitenden Störimpulses. Die Anfachzeit kann dadurch in
einem Falle länger und im anderen Falle kürzer sein. Die lange undefinierte Anschwingzeit
ergibt meist unzulässige Zeichenverzerrungen. Auch bei einem Einröhrensender für
Doppeltonzeichen (z. B. Doppeltontelegraphie), der in der Zeichenpause die eine
Frequenz und während der Zeichendauer die andere Frequenz erzeugt, also im Takte
des Zeichens umgestimmt werden soll, sind die Anschwingzeiten die Ursache von Verzerrungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anfachzeit eines #rückgekoppelten
Generators möglichst zu Null zu machen, um dadurch Zeichenverzerrungen oder Störungen
zu vermeiden. Erfindungsgemäß kommen Mittel zur Verwendung, durch die iin niclitschwingenden
Zustand des Generators eine Schwingenergie von solcher Größe im Schwingungssystem
aufgespeichert wird" daß beim Einschalten des Generators sich die Schwingungen sofort
in voller Höhe ausbilden. Die Speicherung kann dabei mittels elektrischer Energie
(Kondensatorladung) oder auch mittels magnetischer Energie (Strom in einer Selbstinduktivität)
erfolgen. Es ist aber auch möglich, beide Speicherungsmöglichkeiten gleichzeitig
anzuwenden.
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Die Schwingenergie kann in der Zeichenpause dadurch aufgespeichert
werden, daß man den Kondensator des Schwingkreises oder einen anderen im Rückkopplungsweg
liegenden Kondensator an eine dem Scheitelwert der im Schwingzustand vorhandenen
Spannung entsprechende Gleichspannung legt. In entsprechender Weise kann die frequenzbestimmende
Spule oder eine sonstige im Rückkopplungsweg liegende Selbstinduktivität mit einem
entsprechenden Gleichstrom beschickt werden.
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Die Größe der Energie, die im nichtschwingenden Zustand des Generators
dem Schwingungssvstem zugeführ# und in demselben aufgespeichert- wird, ist zweckmäßig
der vollen Schwingenergie des Generators gleich. Es kommt also darauf an, in dem
Rückkopplungsschwingungskreis die Schwingungsenergie
entweder als elektrische oder als magnetische Energie oder als beides vorrätig zu
halten, wobei U."" den Scheitelwert der Kondensatorspannung und 1"", den Scheitelwert
des Spulenstromes bedeuten.
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- Die hierzu notwendigen Ströme bzw. Spannungen können besonderen
Spannungsquellen entnommen werden. Es ist aber auch möglich, dieselbe vom Anodenstrom
oder von der Anodenspannung herzuleiten. Weiterhin ist es nicht unbedingt notwendig,
zur S-peicherung der magnetischen Energie einen Gleichstrom durch die zu beeinflussende
Spule selbst hindurchzuleiten. Es kann vielmehr auch eine mit dieser Spule gekoppelte
Spule mit einem Gleichstrom beschickt werden.
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in der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt,
an Hand deren die Erfindung -näher erläutert werden soll.
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Fig. i veranschaulicht einen rückgekoppelten Röhrengenerator, der
mit einer Röhre Y arbeitet und dessen frequenzbestimmende Elemente durch diE Kapazität
C und die Selbstinduktivität L gebildel werden. Zur Phasendrehung ist ein Übertrager
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.vorgesehen, der im gezeichneten Falle mit drei getrennten Wicklungen ausgestaltet
ist, so daß der Ausgang der Schwingschaltung galvanisch getrennt ist. Die Inbetriebsetzung
bzw. Außerbetriebsetzung erfolgt bei diesem Generator durch einen Schaltkontakt
K, durch den der Sender getastet wird. Die Tastung erfolgt dabei so, daß in den
Zeichenpausen der Schwingkreiskondensator C an die Batterie B geschaltet
wird, so daß er sich auflädt. Bei dieser Schaltung sind noch ein Kondensator
C und ein Widerstand R' vorgesehen, die zur Vermeidung von Überspannungen
beim Ab-
schalten der Spule L (Funkenlöschung) dienen. Die Polung der Batterie
wird zweckmäßig so gewählt, daß in der Zeichenpause eine negative Spannung an das
Röhrengitter zu liegen kommt, so daß der Anodenstrom während der Pause herabgesetzt
wird.
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In dem in Fig. ?, dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Speicherung
durch einen übbr die Spule fließenden Gleichstrom. Der Schaltkontakt K bewirkt dabei
den Anschluß der Spule L an eine Batterie B von geringer Spannung und geringem inneren
Widerstand. Durch den geringen inneren - Widerstand Ri der Batterie B wird
bei geschlossenem Schaltkontakt K ein Kurzg-chluß des Gitterkreises bewirkt. Dadurch
wird ein Schwingen des Senders verrhieden, und es fließt ein durch den Widerstand
Ri und den Gleichstromwiderstand der Spule bestimmter Strom. Ri muß deshalb klein
sein gegen den Resonanzwiderstand des Schwingungskreises. Andererseits soll die
Zeitkonstante
(Rgl = Gleichstromwiderstand der Spule) klein sein im Vergleich zur Zeichenpausendauer,
damit das magnetische Feld oder der Strom in der Spule genügend rasch seinen Endwert
erreicht. Durch geeignete Wahl der Spannung, gegebenenfalls durch einen Zusatzwiderstand
R" kann der Strom dem Strom 1., gleichgemacht werden.
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In dem in Fig. 3 dargestellten Ansführungsbeispiel ist die
in Fig. -- gezeigte Batterie B durch einen vom Kathodengleichstrom durchflossenen
Widerstand RK, ersetzt, der ein Teilwiderstand des für die automatische Vorspannung
der Röhre erforderlichen Kathodenwiderstandes RK, + RK, sein kann.
Eine besondere Batterie ist dann nicht erforderlich.
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In den Fig. 4 und 5 sind zwei Generatoren dargestellt, die
wahlweise mit verschiedenen Frequenzen arbeiten. Der Schaltkontakt K schaltet abwechselnd
den Schwingungskreis L, C, und den Schwingungskreis L.,
C, ein. Bei dem jeweils nicht eingeschalteten Schwingungskreis fließt ein
von der Batterie B kommender Gleichstrom über die frequenzbestimmende Spule.
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In Fig. 5, ist die Batterie ähnlich wie bei dem in Fig.
3 dargestellten Ausführungsbeispiel. durch den an einem Teil des Kathodenwiderstandes
auftretenden Spannungsabfall ersetzt. Der Gleichstrom durchfließt hierbei auch nicht
unmittelbar die Schwingspule L, und L, vielmehr sind mit diesen Spulen
zwei
weitere Spulen gekoppelt, die vom Gleichstrom durchflossen werden.
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Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
wird die erforderliche Feldenergie dadurch in der Spule gespeichert, daß in der
Impulspause ein während der Impulsdauer über die Spule fließender Gleichstrom durch
den Kurzschlußkontakt des Schwingkreises kurzgeschlossen wird. Dies entspricht dem
Einschalten eines gleich großen entgegengesetzt gerichteten Stromes. Der Gleichstrom
wird der Spule über einen hochohmigen Vorwiderstand W zugeführt, der die Zeitkonstanten
der Schwingungskreise nur wenig beeinträchtigt. Auch hier kann die Zeitkonstante
des Spulenstromes
durch den Widerstand Y vermindert werden. Man muß dann jedoch den Strom J"
in dem Widerstand W erhöhen, so daß die Stromänderung in der Spule beim Schließen
des K-Kontaktes gleich dem Scheitelwert des Schwingstromes der Spule ist. Als Gleichspannungsquelle
kann dabei wiederum eine Batterie B verwendet werden; es ist aber auch in gleicher
Weise die Anodenbatterie geeignet.
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Dieser Fall ist in Fig. 7 veranschaulicht. Bei geeigneter Dimensionierung
kann der Vorwiderstand W mit dem Rückkopplungswiderstand R vereinigt sein, der dem
Schwingungskreis die Rückkopplungswechselspannung zuführt.
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Bei dem Doppelfrequenzgenerator nach Fig. 8 werden die Induktivitäten
zweckmäßig so bemessen, daß «),L und mithin die Vormagnetisierungsströme für beide
Kreise gleich sind, vorausgesetzt, daß die Gitterwechselspannungen gleichgemacht
werden. Gleich große Dämpfungen im Rückkopplungsweg lassen sich durch entsprechenden
Abgleich der Verluste erreichen. Ist «)lL, # w.L., so muß man die anstoßenden Ströme
verschieden machen. Dies erreicht man z. B. durch Einschalten der Widerstände r,
und r2, die entsprechend zu bemessen sind. Dadurch wird zugleich die Zeitkonstante
und
vermindert. Gegebenenfalls kann
die Schaltung bei einem Doppelgenerator noch durch einen zweiten Wechselkontakt1#,
wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, verbessert werden, der verhindert, daß während
der Umschlagzeit des , Kontaktes K,. kurzzeitig beide Frequenzen gleichzeitig
auftreten. Die Schaltkontakte K, und K, müssen dabei miteinander betätigt werden.
Zweckmäßig öffnet der Kontakt K2 gleichzeitig oder früher als der Kontakt Kl.. Umgekehrt
soll der Kontakt 1#, erst nach erfolgter Umschaltung des Kontaktes K2, frühes
- tens aber gleichzeitig mit ihm mit dem Gegenkontakt in Berührung kommen.
Man kann das gleichzeitige Schwingen in zwei Frequenzen auch dadurch vermeiden,
daß man an Stelle eines Wechselkontaktes einen Ruhekontakt und einen Arbeitskontakt
verwendet, die so justiert sind, daß während des Umschaltens nie beide gleichzeitig
öffnen. Dies wird zwangsweise erreicht durch einen sogenannten Folge-Arbeits-Ruhe-Kontakt.
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In Fig. 9 ist schließlich noch ein Doppeltongenerator dargestellt,
der durch Kondensatorladung aus der Batterie B über den Schalter K, angestoßen wird.
Die Funkenlöschung findet an den Kontakten K, statt, während Strombegrenzungswiderstände
dem Schalter K, zugeordnet sind. Die Batterie B kann hierbei- in Fortfall kommen,
wenn die Ladespannung der Kondensatoren der Anodenspannungsquelle z. B. über einen
Spannungsteiler entnommen wird. Die Bemessung der Strombegrenzungswiderstände Y
im Verhältnis zu den Widerstanden W, und W2 sowie R, und R, erfolgt zweckmäßig nach
folgender Beziehung: