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Schwingungserzeuger veränderlicher Frequenz Die Erfindung beizieht
sich auf Schaltanordnungen für einen Schwingungserzeuger veränderlicher Frequenz
und insbesondere auf solche Anordnungen, in denen eine rückgekoppelte Elektronenröhre
zur Verwendung kommt, der eine Leitfrequenz zugeführt wird, und setzt sich zur Aufgabe,
den Wirkungsgrad solcher Schaltanordnungen zu erhöhen und die Ausgangsfrequenz oder
-frequenzen in einfacher Weise zu steuern.
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Nach der Erfindung wird in einem Schwingungserzeuger veränderlicher
Frequenz der obengenannten Art ein Schwingkreis, dessen Abstimmung die überwiegende
Oberschwingung der an dem Ausgang vorhandenen Synchronisierungsfrequenz bestimmt,
parallel zu einem Widerstand gelegt. Die Phasenveränderung und/oder die Amplitudenänderung
der über die Rückkopplungsschleife geführten Spannungen werden dabei dann verringert,
wenn sich die aufgedrücktes Schwingungsfrequenz wesentlich von der Resonanzfrequenz
des abgestimmten Kreises unterscheidet.
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Gemäß der weiteren Erfindung besteht ein Schwingungserzeuger obiger
Art, der dazu benutzt wird, eines aus mehreren Frequenzen bestehende Ausgangsspannung
zu liefern, wobei jede dieser Frequenzen in einem einfachen harmonischen Verhältnis
zu einer Eingangsfrequenz steht, aus einer rückgekoppelten Schwingungsröhre, deren
frequenzbestimmender Kreis so angeordnet ist, daß der Rückkopplungsschleife bei
allen gewünschten Ausgangsfrequenzen nur kleine Phasenänderungen und/oder Amplitudenänderungen
zugeführt werden.
Im nachstehenden sind einige erfindungsgemäße
Ausführungsbeispiele an Hand der Figuren näher beschrieben.
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Die Fig. I zeigt das Schaltschema eines synchronisierten Schwingungserzeugers
zur Erzeugung einer Frequenz, während in Fig. 2 ein synchronisierter Schwingungseirzeuger
für mehrere Frequenzen dargestellt ist.
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In der Fig. i ist der Anodenkreis der Röhre i mit einem Transformator
2 verbunden, dessen WicklUng 2' mit Hilfe des Kondensators 3 abgestimmt ist. Die
Wicklung 2" liegt im Gitterkreis der Röhre i. Über einen zweiiten,. ebenfalls im
Gitterkreis enthaltenen Transformator q. wird eine Leitfrequenz MF übertragen. Parallel
zur Sekundärwicklung des Transformators 4 liegt ein Kondensator 16, der eine Brücke
für die hohen Frequenzen darstellt. Der Gitterkreis enthält fernerhin einen Gitterableitungskondensator
5, einen Widerstand 6 sowie einen Reihenwiderstand 7. Der Anodenkreis weist einen
Widerstand 8 auf, der parallel zu dem abgestimmten Kreis 2', 3 liegt. Die Leitfrequenz
wird vom Transformator .4 her ebenfalls dem Anodenkreis zugeiführt. Der Anodengleichstrom
fließt durch eine Drosselspule g hoher Impedanz, während die Anodenspannung durch
den Kondensator io abgeblockt ist.
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Wenn am Transformator 4 keine Eingangsspannung liegt, so. bildet diese
Schaltanordnung einen .Schwingungserzeuger,welcher durch Veränderung des Kondensators
3 auf verschiedene Frequenzen abgestimmt werden kann. Diese Schaltanordnung unterscheidet
sich jedoch von gewöhnlichen Schwingungserzeugern darin, daß die erzeugten Schwingungen
sehr stark sind und daß der Außenwiderstand der Röhre hauptsächlich aus dem Widerstand
8 bebesteht, der gleich oder kleiner als der Innenwiderstand der Röhre sein kann.
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Wenn die normale Eingangsspannung diesem Schwingungserzeuger zugeführt
und der Kondensator 3 geändert wird, so ist die Spannung an dem Kondensator 3 ein
ganzes Vielfaches der Eingangsfrequenz, zum mindestem, aber für die Werte einiger
Einstellbereiche dieses Kondensators. In diesen Bereichen ist die Ausgangsfrequenz
ein Vielfaches in der Nähe der freien Frequenz des Schwingungserzeugers.
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Der Widerstand 8 dämpft den Abstimmungskreis 3, 2 und verringert somit
die Phasenänderung, die den über die Rückkopplungsschleife fließenden Spannungen
aufgedrückt werden; wenn die Hauptschwingungsfrequenz von der Resonanzfrequenz des
Abstimmungskreises abweicht. Je niedriger der Wert dieses Widerstandes ist, um so
größer kann die Abweichung der Hauptfrequenz von der Resonanzfreiquenz sein, ohne
daß eine -gegebene Phasenänderung überschritten wird.
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Wird der Widerstand 8 verringert, so kann der Einstellungsbereich
des Kondensators 3, in welchem die Ausgangsfrequenz ein ganzes Vielfaches ist, vergrößert
werden: Solche Bereiche können sich überschneiden, so daß das Ausgangsband stets
aus einer Mischung von Oberschwingungen der Leitfrequenz besteht, wobei die vorherrschende
Oberschwingung der freien Frequenz des Schwingungserzeugers am nächsten liegt, wenn
keine Leitfrequenz am Eingang liegt. Bei einer einzigen Ausgangsfrequenz hat der
Widerstand jedoch nicht einen so niedrigen Wert. Er muß andererseits klein genug
sein, um dem Kondensator 3, der die Oberschwingungen steuert, einen weiten Wirkungsbereich
zu geben, d. h. der Synchronisieirungsbereich des Kondensators 3 soll beispielsweise
2 his 3°/o für jede gewünschte Oberschwingung betragen. Wird der Synchronisierungsbereich
klein gehalten, so erhält man am Ausgang eine bessere Wellenform. Dies bedeutet,
daß die Ausgangsspannung weniger Oberschwingungen der Leitfrequenz enthält. DieTatsache,
daß derKondensator 3 ein Kondensator gewöhnlicher Artsein kann und daß der Schwingungserzeuger
trotzdem genaue Frequenzen erzeugt, ist von wesentlicher Bedeutung.
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Die Ausgangsleistung des in der Fig. i gezeigten Schwingungserzeugers
wird vom Transformator i i abgenommen. Die Röhre 12 bezieht ihre Gitteirspannung
von der Wicklung 2"' über einen einfachen, selektiven, aus dem Widerstand 13, der
Spule 14 und dem Kondensator 15 bestehenden Kreis, welcher dazu dient, der Ausgangsspannung
eine reinere Wellenform zu geben. Der Kreis ia, 15 ist auf die erwünschte Frequenz
abgestimmt. Wenn eine sehr reine Wellenform erforderlich ist, kann ein komplizierter
Stromkreis zur Verwendung kommen.
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Wenn die beeiden Stromkreise 14, 15 und 2', 3 etwa auf das erwünschte
Vielfache der Leitfrequenz abgestimmt sind, so besteht die Ausgangsspannung hauptsächlich
aus dieser Frequenz, während nur geringe Beträge der übrigen Frequenzen :darin enthalten
sind. Mit Hilfe dieser beiden Stromkreise und durch die Betätigung von Schaltern
ist der Schwingungserzeuger inderLage, jedes gewünschtes, genaue Vielfache der Leitfrequenz,
beispielsweise von der fünften bis zur zwanzigsten Oberschwingung, zu erzeugen.
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Die Fig. 2 zeigt das Schaltschema einer Anordnung, bei der eine Anzahl
genauer Vielfachfrequenzen gleichzeitig gewünscht werden, wobei jede Frequenz eine
besondere Belastung speist. Die in den Fig. i und 2 gemeinsamen Elemente sind mit
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Wicklung 2"' ist in dieser Schaltanordnung direkt mit dem Gitterkreis
der Röhre 12 verbunden, und nach Verstärkung wird die Ausgangsspannung über den
Transformator i i drei Ban:dpaßfiltern zugeführt, deren Eingangsklemmen parallel
liegen. Diese Bandpaßfilter sind halbe Abschnitte und bewirken eine interne Impedanztransformation.
Jedes Filter ist durch eine Röhre z4. (24', 2q.", 2,4."') abgeschlossen.
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Um eine möglichst große Filterwirkung zu erzielen, wird die Streuung
in den Spulen ig und 23 als Teil des Abschlusses des Filters benutzt.
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Die Streuung der Induktivität ig kann als ein Widerstand in Reihe
mit dieser Induktivität bezeichnet werden, während die Streuung der Induktivität
2,3 innerhalb eines kleinen Frequenzbereiches als ein Widerstand angeisehen
werden kann, der
parallel zu dieser Spule liegt. Bei der Bestimmung
des äußeren Abschlusses des Filters müssen diese beiden Widerstände berücksichtigt
werden. Das Filter hat dann eine ideale, nicht streuende Dämpfungscharakteristik
und eine bestimmte konstante Dämpfung.
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Das Filter ist vorzugsweise so schmal gebaut, daß die Streuung der
Spule den Hauptteil des Abschlußwiderstandes bildet.
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Die Schaltung der Fig. i zeigt, obwohl sie der Schaltung in Fig.2
gleicht, andere Bemessungen. Der Widerstand 8 ist sehr klein im Vergleich zum Innenwiderstand
der Röhre i, während die Induktivität der Wicklung 2' etwas höher sein kann, als
es in gewöhnlichen Schwingungserzeugern der Fall ist. Dies führt zu einer geringen
Selektivität des Kreises 2', 3 und B. Die Wicklung 2" soll eine größere Anzahl Windungen
als die Wicklung 2' haben, und zwar etwa die doppelte Anzahl, wenn der Verstärkungsfaktor
der Röhre i etwa i.o beträgt. Die Kopplung zwischen den Wicklungen soll kleiner
als etwa 6o% sein. Der Kreis schwingt mit einer Harmonischen der Leitfrequenz, der
die Abstimmung des Kreises 3, 2" am nächsten kommt. Zur gleichen Zeit entstehen
jedoch zwei andere Wellen, deren Frequenz der benachbarten höheren bzw. unteren
Oberschwingung der Hauptschwingung gleich ist. Dies geschieht auf Grund einer in
der Röhre zwischen dieser Harmonischen und der Leitfrequenz stattfindenden Modulation.
Auch andere Harmonische sind vorhanden, jedoch mitgeringerer Intensität, wenn nicht
besondere Vorkehrungen getroffen sind, um auch diese Oberschwingungen stark zu machen.
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Vorausgesetzt, daß die Kopplung zwischen den Wicklungen 2' und 2"
verhältnismäßig lose ist, so
ist die Amplitude der drei hauptsächlichen Harmonischen
etwa gleich.
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Die Zeitkonstante des Stromkreises 6, 5 liegt in der gleichen Größenordnung
wie die Periode der Leitfrequenz. Der Widerstand 7 unterstützt die Erhöhung der
Zeitkonstante für die Ladung des Kondensators 5 durch den Gitterstrom.
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Bei obengenannten Bemessungen ist festgestellt worden, daß dieAusgangsfrequenzen
der drei hauptsächlichen Oberschwingungen fast gleiche Amplitude aufweisen und daß
die Amplituden nur wenig von der Amplitude der Eingangsfrequenz der Leitfrequenz
abhängig sind, vorausgesetzt, daß die Amplitude der Leitfrequenz ausreichend ist.
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Die drei Bandfilter lassen nur je eine gewünschte Oberschwingung durch.
Kleine Ungenauigkeiten hinsichtlich der Amplituden der Filterausgänge sind durch
Anzapfungen der Gitterverbindungen des Verstärkers a4. (bzw. 2.t', 24", 24.") an
der Spule 23
ausgeglichen.
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Parallel zu den Ausgängen 29 sind Stromkreise 27 und 28 vorgesehen,
die auf die entsprechende Ausgangsfrequenz abgestimmt sind. Diese Stromkreise sind
für den Fall vorgesehen, daß der Schwingungserzeuger Trägerfrequenzen an mehrere
Übertragungskanäle einer Trägerfrequenzanlage liefert. Der abgestimmte Stromkreis
wirkt für von der Trägerfrequenz abweichende Frequenzen als niedrige Impedanz auf
dein Wege von einem Teil der Belästung zu einem andern Teil.
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In manchen Fällen ist die Verwendung von in Reihe geschalteten Ausgleichsübertragern
zweckmäßig, um ein Übersprechen zwischen Anlagen zu verhindern, die an demselben
Ausgang eines Schwingungserzeugers liegen.
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Die Röhre i kann eine derartige negative Vorspannung erhalten, daß
sie sich in Ruhe befindet, wenn keine Schwingungen von dem LeitfrequenzerzeugerhTF
aufgedrückt werden. Diese Röhre wäre dann nur in Schwingung zu bringen, wenn der
Eingang über den Transformator .4 eine solche Gitterspannung bewirken würde, daß
der Anodenstromkreis der Röhre gerade leitend wird. Auf diese Weise wäre der Stromkreis
einmal in jeder Periode der aufgedrückten Leitfrequenz wirksam.