DE890065C - Roehrengenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Rückkopplungsgeneratoren mit einer Mehrgitterröhre und hat sich die Aufgabe gestellt, bei solchen Generatoren die selbsterregte Frequenz (Betriebsfrequenz) unabhängig von Betriebsspannungsschwankungen konstant zu halten. Unter ,Betriebsspannungen sind dabei insbesondere die von einer gemeinsamen Spannungsquelle abgeleiteten Potentiale der einzelnen Elektroden der Generatorröhre zu verstehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzliche Schaltmittel zwischen ein nicht als Steuergitter verwendetes Gitter und die Kathode bzw. einen Abgriff an der Induktivität

des die Betriebsfrequenz bestimmenden Schwingungskreises des Generators eingeschaltet sind.

Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Fig. ι bis 6 der Zeichnung näher erläutert, von denen

Fig. ι ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

Fig. 2 eine zur Erläuterung dienende Kennlinie und idie

Fig. 3 bis 6 weitere Ausführungsbeispiele nach der Erfindung darstellen.

In Fig. ι bezeichnet 10 eine Elektronenröhre mit einer Kathode 3, Gittern i, 2, 3 und einer

Anode 4. Diese und das Steuergdtter I sind an die gegenüberliegenden Enden eines aus einem. Kondensator 11 und einer Spule 12 gebildeten Resonanzkreises geführt. Die Kathode und das Sohirmgitter 2 sind an die gegenüberliegenden Enden eines aus einem Kondensator 13 und einer Spule 14 bestehenden Schwingungslireises verbunden. Ein mittlerer Punkt der Spule 12 ist einerseits durch eine Leitung 15 mit der positiven Klemme einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle, deren negative Klemme geerdet ist, andererseits über einen die Hochfrequenz kurzschließenden Kondensator 16 mit Erde verbunden. In die Verbindung zwischen dem Steuergdtter 1 und dem Resonanzkreis 11, 12 ist ein Blotikkondensator' 17 eingeschaltet, damit das Anodenpotential nicht das Gitter 1 beeinflußt. Zwischen diesem und Erde ist ein Gitterableitwiderstand 18 eingeschaltet. Das Schirmgitter 2 erhält sein Potential von der Leitung 15 über einen Widerstand 20 und die Spule 14, zwischen deren unterem Ende und der Kathodenerde ein Blockkondensator 19 eingeschaltet ist. Das Bremsgitter 3 liegt direkt an Kathode. Ein veränderlicher Dämpfungswiderstand 21 liegt zwischen den Klemmen des Kreises 13, 14.

Dieser Kreis ist nun auf eine Frequenz abgestimmt, die etwas von einer Harmonischen der Frequenz abweicht, auf die der Kreis 11, 12 abgestimmt ist. Hierdurch kann ein Zustand erreichtwerden, bei dem sich die durch den Kreis 11, 12 bestimmte Betriebsfrequenz des Generators 10 auch während verhältnismäßig großer Änderungen der Betriebsspannung nicht verändert.

Durch Veränderung der Abstimmung des Kreises 13, 14 von dieser Einstellung in der einen Richtung steigt die Generatorfrequenz bei einem Anstieg der Betriebsspannung an, während sie bei Veränderung in der anderen Richtung beim Ansteigen der Betriebsspannung absinkt.

In Fig. 2 stellt die Abszisse das mit ν bezeichnete Verhältnis der Resonanzfrequenz des Kreises 13, 14 zu der des Kreises 11, 12 und die Ordinate den Koeffizienten der Frequenzänderung des Generators nach Fig. 1 bezüglich der Änderung der Betriebsspannung dar. Dieser Koeffizient ist mit

k = ——bezeichnet, wobei ΔF die Änderung

der Betriebsfrequenz und Δ V die Änderung der Betriebsspannung bedeutet. Die Kurve 22 zeigt, wie sich der Koeffizient ändert, wenn sich das Frequenzverhältnis der Kreise 11, 12 bzw. 13, 14 ändert. Ist dieses Verhältnis etwa 1, so weist k entsprechend Punkt 23 der Kurve 22 seinen größten positiven Wert auf. Wird bei konstant bleibender Frequenz des Kreises 11, 12 die Frequenz des Kreises 13, 14 erhöht, so nimmt k bei einem Punkt 24 den Wert Null an. Bei weiterer Erhöhung der letzteren Frequenz wird in der Nähe der zweiten Harmonischen der Frequenz des Kreises 11, 12 im Punkte 25 ein negatives Maximum, im Punkte 26 wieder der Wert Null- erreicht usw. (Es ergibt sich eine cyclische Änderung des Koeffizienten k, wobei der Betrag der Änderung mit wachsendem ν immer geringer wird. Der Generator gemäß der Erfindung kann daher so eingestellt werden, daß der Koeffizient k innerhalb bestimmter Grenzen beliebige Werte annimmt.

Zweckmäßigerweise wird man den Kreis 13,14 angenähert auf eine höhere, z. B. die dritte oder sechste Harmonische der Betriebsfrequenz des Generators abstimmen. Aus der Kurve 22 ist jedoch ersichtlich, daß bei höheren Harmonischen der Betrag von k weniger schwankt als bei niedrigen Harmonischen. Um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Kreisen 13, 14 und 11, 12 gering zu halten, ist es daher vorteilhaft, eine oberhalb der zweiten oder dritten Harmonischen liegende Harmonische zu verwenden. Wenn eine zu hohe Harmonische gewählt wird, kann der Generator nicht kompensiert werden, so daß der Koeffizient k Null ist, wenn auch der Koeffizient um einen gewissen Betrag geändert werden kann. Andererseits ergibt sich bei einer höheren Harmonischen der Vorteil, daß sich k nur wenig mit der Resonanzfrequenz des Kreises 13, 14 ändert. Dieser Kreis kann in jedem Falle so abgeglichen werden, daß k bestimmte, von Null verschiedene Werte annimmt, um den Kreis auf diese Weise mit anderen, mit ihm verbundenen Kreisen mit gleichen, aber entgegengesetzten, Vorzeichen des Koeffizienten k zusammenarbeiten zu lassen. Die ganze Anordnung kann so getroffen werden, daß trotz sich ändernder Betriebsspannung eine konstante Betriebsfrequenz vorhanden ist.

Der Widerstand 21 dient zur Dämpfung des Kreises 13, 14, damit sich der Koeffizient k beim Abgleich des Kreises nur wenig ändert. Hierdurch wird erreicht, daß dieser Kreis leichter so eingestellt werden kann, daß sich ein bestimmter Wert k ergibt und daß dieser einmal vorhandene Wert dann weniger von mechanischen Stoßen, Temperaturschwankungen u. dgl. beeinflußt wird. Fig. 3 zeigt einen Schwingungsgenerator, dessen Aufbau weitgehend identisch mit dem der Fig. 1 ist. Die in beiden Figuren gleichen Teile haben dieselben Bezugszeichen. In Fig. 3 erhält jedoch das Schirmgitter 2 sein Betriebspotential von der Leitung 15 über einen Widerstand 20 und eine Drosselspule 27. Außerdem ist das Schirmgitter über einen Ubeiibrückungskondensator 28 mit einem veränderbaren Abgriff an der Spule 12 verbunden.

Es wurde gefunden, daß durch geeignete Einstellung des Abgriffs besonders der Koeffizient k des Schwingungsgenerators wahlweise auf den Wert Null, auf einen positiven oder auch auf einen negativen Wert gebracht werden kann. Dieser Effekt dürfte darauf beruhen, daß die Elemente 27 und 28 einen Schwingungskreis ähnlich dem Kreis 13, 14 der Fig. 1 bilden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausf ührungsform der Erfindung, bei der das Schirmgitter 2 über einen veränderbaren Kondensator 29 mit dem Kathodenerdungspunkt der Röhre 10 verbunden ist. Es hat sich gezeigt, daß durch entsprechende Einstellung des Kondensators 29 dem Koeffizienten k des

Generators wieder der Wert Null oder ein positiver oder negativer Wert erteilt werden kann.

Es zeigt sich somit, daß man einer mit einem Steuergitter einer Generator röhre verbundenen Impedanz einen solchen Wert geben kann, daß Betriebsspannungsschwankungen die Betriebsfrequenz nicht beeinflussen. Solch ein frequenzstabiler Generator hat sich in Verbindung mit einem weiteren, quarzgesteuerten Generator als

ίο mehr geeignet zur Erzeugung hochstabiler Schwingungen veränderbarer Frequenz erwiesen.

In Fig. 5 ist ein Beispiel hierfür gezeigt. Die dargestellte Anordnung umfaßt einen als erstes Treiberelement dienenden Generator, der eine Röhre 30 enthält und ähnlich Fig. 1 aufgebaut ist und einen als zweites Treiberelement dienenden Generator, der eine Röhre 31 enthält. Die Ausgangsfrequenzen beider Generatoren werden! in einer zwei Röhren 32 und 33 enthaltenden Mischstufe zur Überlagerung gebracht.

Ein aus einem veränderbaren Kondensator 34 und einer Spule 35 bestehender Schwingungskreis ist über einen Blockkondensator 36 zwischen die Anode 75 und das Steuergitter 74 der Röhre 30 geschaltet. Die positive Klemme einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle, deren negative Klemme geerdet ist, liegt an einer Leitung 7, welche die Anode 75 über den Mittelpunkt der Spule 35 speist. Dieser Mittelpunkt ist über einen Überbrückungskondensator 37 mit der Kathode der Röhre 30 und Erde verbunden. Andererseits ist der Mittelpunkt der Spule 35 über einen Widerstand 38 mit der über einen Kondensator 41 wechselstrommäßig an Erde liegenden Klemme eines von einer Spule 39 und einem veränderbaren Kondensator 40 gebildeten Schwingungskreises verbunden, dessen andere Klemmen an das Schirmgitter 76 der Röhre 30 geführt sind. Das Bremsgitter yy ist direkt, das Steuergitter 74 über einen Gitterableitwiderstand 42 mit der Kathode und Erde verbunden.

Die veränderbaren Kondensatoren 34 und 40 sind zwecks gemeinsamer Betätigung derart miteinander gekuppelt, daß bei einer Änderung der Resonanzfrequenz des Kreises 34, 35 die des Kreises 39, 40 entsprechend geändert und der Generator in solchen Betriebsbedingungen gehalten wird, daß der Koeffizient k über den einstellbaren Frequenzbereich praktisch konstant bleibt.

Die Spule 35 ist mit Kondensatoren 43, 44 gekoppelt, über welche die Wechselspannung an dem Widerstand 45 -und an die Bremsgitter 78, 79 der Röhren 32, 33 gelangt. Da diese Gitter normalerweise so betrieben werden, daß kein Strom fließt, findet also praktisch keine Belastung des die Röhre 30 enthaltenden Generators durch diese Gitter statt, so daß eine Gefährdung der Stabilität dieses Generators nicht eintritt.

Der kristallgesteuerte, die Röhre 31 enthaltende Generator umfaßt einen Quarz 46, der von einem Gitterableitwiderstand 47 überbrückt und zwischen das Steuergitter 80 und die geerdete Kathode der Röhre 31 eingeschaltet ist. Die Anode 81 dieser Röhre erhält ihre Gleichspannung von einer nicht gezeigten Spannungsquelle, deren negative Klemme an Erde liegt, über eine Leitung 83 und eine Spule 49, die zusammen mit einem zu ihr parallel liegenden Kondensator 48 auf die Resonanzfrequenz des Quarzes abgestimmt ist. Das Schirmgitter 82 wird von der Leitung 83 über einen Widerstand 50 mit Gleichspannung versorgt und über einen Überbrückungskondensator 52 wechselstrommäßig an Kathode und Erde gelegt. Ebenso ist die Leitung 83 am Schwingungskreis 48, 49 über einen Überbrückungskondensator 51 wechselstrommäßig geerdet, um einen Rückstromkreis für die hohen Frequenzen des Schwingungskreises zu 'schaffen. Es kann zur Erzielung sauberer Schwingungen erforderlich sein, einen sehr kleinen Kondensator

53 zwischen Anode 81 und Steuergitter 80 einzuschalten.

Der Ausgang der Röhre 31 ist über einen Koppelkondensator 54 mit den parallel liegenden Steuergittern 84 und 85 der Röhren 32 und 33 verbunden. Infolge der hohen Frequenzstabilität des quarzgesteuerten Generators, selbst bei großen Betriebsspannungs- oder Belastungsschwankungen, ist es für die Frequenzkonstanz unwesentlich, daß die Gitter 84, 85 einen beträchtlichen Strom aufnehmen. Diese Gitter sind über einen Widerstand

54 an Erde gelegt, an dem infolge des ihn durchfließenden Gittergleichstromes eine Vorspannung für die Gitter erzeugt wird. Ein Abgriff 86 am Widerstand 55 ist einerseits mit der elektrischen Mitte 87 des Widerstandes 45, andererseits über einen Ableitkondensator 56 hochfrequenzmäßig geerdet. Die am Widerstand 55 abgegriffene Spannung verleiht den Bremsgittern 78, 79 der Röhren 32 und 33 ein geeignetes negatives Potential. Die Kathoden der Röhren 32 und 33 sind miteinander und über einen von einem Kondensator 58 überbrückten Widerstand 57 mit Erde verbunden, wobei letzterer Widerstand eine zusätzliche Vorspannung für den einwandfreien Betrieb der Gitter beider Röhren liefert.

Die Anoden 88 und 89 der beiden Röhren sind über einen Ausgangsschwingungskreis miteinander verbunden, der aus einer Spule 59 und einem Kondensator 60 besteht. Das Anodenpotential wird der Mitte 90 der Spule 59 über eine Leitung 91, die gleichzeitig mit der Mitte 92 eines Widerstandes 61 verbunden ist, von einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle zugeführt, deren negative Klemme geerdet ist. Die Schirmgitter 93 bzw. 94, die über Ableitkondensatoren 62 bzw. 63 an die Kathoden geführt sind,' erhalten ihr Betriebspotential von der entsprechenden Hälfte des Widerstandes 61. Der Ausgangskreis 59, 60 ist induktiv mit einer Spule 64 gekuppelt, über die eine Schwingung abgenommen werden kann, deren Frequenz mittels der Kondensatoren 34 und 40 einstellbar ist. Zweckmäßigerweise kann der Kondensator 60 mit den Kondensatoren 34 und 40 mechanisch gekuppelt und gemeinsam verstellbar sein.

Normalerweise ist die Betriebsfrequenz des kristallgesteuerten Generators wesentlich höher als

die des veränderbaren Generators, weshalb man vorteilhafterweise die höhere Frequenz an die Steuergitter der Röhre 32 und 33 anlegt. Da diese Gitter vom kristallgesteuerten. Generator in Parallelschaltung gespeist wenden·, die Röhren 32 und 33 ausgangsseitig aber in Gegentakt arbeiten, entsteht im Ausgangskreis des Generators einerseits praktisch keine vom kristallgesteuerten Generator herrührende Spannung. Da andererseits die . 10 Frequenz des veränderbaren Generators aber be trächtlich von der Resonanzfrequenz des Kreises 59, 60 abweicht, entsteht im Ausgang praktisch auch keine Spannung dieser Frequenz. Um die Einstellung des Kreises 39, 40 auf Resonanz nicht kritisch werden zu lassen, ist diesem Kreis ein Dämpfungswiderstand 65 parallel geschaltet.

Fig. 6 zeigt einen Generator der in Fig. 5 dargestellten Art, bei dem jedoch, umgekehrt wie in Fig. 5, die Röhren 32, 33 eingangsseitig in Gegentakt und ausgangsseitig parallel betrieben werden. Die Teile in Fig. 5 und 6, die miteinander identisch sind, besitzen wieder dieselben Bezugszeichen. Vom Schwingungskreis 34, 35 werden die Schwingungen über einen Koppelkondensator 60 den Bremsgittern 78 und 79 in Parallelschaltung zugeführt, während die vom kristallgesteuerten Generator erzeugten Schwingungen den Steuergittern über einen Transformator 49, 67 zugeführt wenden. Der Mittelpunkt der Wicklung 67 dieses Transformators ist über einen Widerstand 68 geerdet. Da die 'Gitter 84 und 85 Strom aufnehmen, entsteht längs des Widerstandes 68 eine Vorspannung. Ein veränderlicher Abgriff 95 am letzteren Widerstand ist einerseits über einen Widerstand 69 mit den Bremsgittern 78 und 79 verbunden, andererseits über einen Kondensator 70 geerdet. Die Anoden 88, 89 werden über eine Spule 71 von der Leitung 91 gespeist, die gleichzeitig auch die Schirmgitter 93, 94 mit Potential versieht. Die Spule 71 ist von einem Abschirmkondensator 72 überbrückt, wobei der entstehende Resonanzkreis auf die in den Röhren 32, 33 gebildete Überlagerungsfrequenz abgestimmt ist. Vom Resonanzkreis 71, 72 aus kann eine beliebige Last beispielsweise über eine Koppelspule 73 gespeist werden.

Da der kristallgesteuerte Generator die Steuergitter 84, 85 in Gegentakt treibt und die Anoden 88 und 89 parallel auf den Ausgangskreis arbeiten, kann in diesem keine Spannung vom kristallgesteuerten Generator her entstehen. Da außerdem die Frequenz des veränderbaren Generators mit der Röhre 30 im allgemeinen beträchtlich unterhalb der Frequenz 'des kristallgesteuerten Generators liegt, wird erstere Frequenz in dem auf die Frequenz des kristallgesteuerten Generators abgestimmten Resonanzkreis 71, 72 so stark gedämpft, daß sie praktisch nicht in Erscheinung tritt.

Es kann unter Umständen wünschenswert sein, den Ausgangskreis nicht auf die Differenz der Frequenzen des veränderlichen und des kristallgesteuerten Generators abzustimmen, sondern auf die'Summe dieser beiden Frequenzen. In diesem' Falle wird die bei der Überlagerung entstehende Summenfrequenz durch den Ausgangsresonanzkreis 59, 60 der Fig. 5 bzw. 71, 72 der Fig. 6 herausgesiebt. Da nun diese- höhere Frequenz weiter von der Betriebsfrequenz des veränderbaren Generators entfernt ist als die tiefere Überlagerungsfrequenz, erfährt jene Frequenz eine noch höhere Dämpfung. Beim Aufbau der in Fig. 5 und 6 dargestellten Schaltung ist es besonders wichtig, den Generator, der am wenigsten frequenzstabil bei Belastungsänderungen ist, mit den Gittern der Üherlagerungs- anordnung zu verbinden, welche die geringste Leistung verbrauchen. Es ist von verhältnismäßig geringer Bedeutung, daß der .andere hochgradig frequenzstabile Generator mit einer Elektrode in der Überlagerungsanordnung verbunden ist, die etwas Leistung verbraucht. Bei solcher Anordnung wird ein Maximum der Frequenzstabilität .erzielt.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Rückkopplungsgenerator mit einer Mehrgitterröhre, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Zweck, die selbsterregte Frequenz (Betriebsfrequenz) von Betriebsschwankungen unabhängig zu machen, zusätzliche Schaltmittel zwischen ein nicht als Steuergitter verwendetes Gitter und die Kathode bzw. einen Abgriff an der Induktivität des die Frequenz bestimmenden Sdhwingungskreiises des Generators eingeschaltet sind.
2. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Parallelschwingungskreis (13, 14) zwischen Schirmgitter und Kathode eingeschaltet ist,' dessen Resonanzfrequenz in der Nähe einer Harmonischen der selbsterregten Frequenz liegt.
3. 3. 'Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus einer Induktivität (27) und einem Widerstand (20) zwischen einem nicht als Steuergitter verwendeten Gitter und dem positiven Pol der Anodenspannung und gleichzeitig ein Kondensator (28) zwischen demselben Gitter und einem Abgriff (6) der Induktivität (12) des die Betriebsfrequenz bestimmenden Schwingungskreises liegt.
4. 4. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus einer Induktivität (27) und einem Widerstand (20). zwischen einem nicht als Steuergitter verwendeten Gitter und dem positiven Pol der Anodenspannungsquelle und gleichzeitig ein Kondensator (29) zwischen demselben Gitter und Kathode liegt.
5. 5. Generator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Betriebsfrequenz innerhalb eines bestimmten Bereiches in der Weise veränderbar ist, daß gleichzeitig mit der Abstimmung des die Betriebsfrequenz bestimmenden

   Kreises auch der auf eine Harmonische dieser Frequenz abgestimmte Kreis bzw. die sonst zur Erzielung der Frequenzstabilität vorgesehenen Schaltmittel in ihrer elektrischen Größe mitgeändert werden, so daß die Unabhängigkeit der Betriebsfrequenz von Betriebsschwankungen erhalten bleibt.
6. 6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Kupplung zwischen dem die Betriebsfrequenz bestimmenden Element (11) und "dem die Betriebskonstanz bewirkenden Element (13 bzw. 39) vorgesehen ist.
7. 7. Kombination eines Generators veränderbarer Betriebsfrequenz mit einem kristallgesteuerten Generator und einer Mischstufe zur Erzeugung einer innerhalb bestimmter Grenzen veränderbaren Schwebungsfrequenz besonders hoher Frequenzkonstanz, dadurch gekennzeichnet, daß als veränderbarer Generator ein solcher nach Anspruch 4 bis 6 verwendet ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufen eingangsseitig parallel und ausgangsseitig in Gegentakt oder umgekehrt betrieben sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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