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Phas endrehgerät Als Phasendrehgeräte mit amplitudenkonstanter Ausgangsspannung
verwendet man neben Goniometern in Drehfeldschaltung hauptsächlich Brückenschaltungen
mit zum Teil regelbaren Blind- und Wirkwiderständen. Diese Brückenschaltungen können
bekanntlich so bemessen werden, daß bei konstanter Amplitude der Eingangsspannung
auch die Amplitude .der Ausgangsspannung bei beliebiger Phaseneinstellung den gleichen
Wert hat. Häufig liegt jedoch keine amplitudenkonstante Eingangsspannung, sondern,
etwa beim Anschalten -des Phasendrehgerätes an eine Verstärkerröhre mit hohem Innenwiderstand-(Pentode),
ein angenähert amplitudenkonstanter Eingangsstrom vor. In diesem Falle würden die
bekannten Brückenschaltungen keine amplitudenkonstante Ausgangsspannung bei beliebiger
Phase liefern.
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Eine amplitudenkonstante Ausgangsspannung bei amplitude@nkonstantem
Eingangsstrom erhält man gemäß der vorliegenden Erfindung diadurch, daß von einem
durchstimnzbaren, durch den Eingangsstrom erregten Schwingkreis eine sich mit der
Durchstimmung nach Betrag und Phase ändernde Wechselspannung abgenommen wird und
daß der Eingangsstrom gleichzeitig an einem nicht geregelten positiven reellenWiderstandeinephasen.-starre
Wechselspannung erzeugt,- deren Betrag konstant-gleich= der halben bei Resonanz
von dem Schwingkreis abgenommenen Wechselspannung ist; die Differenz dieser festen
Wechselspannung und,der vom Schwingkreis abgenommenen Wechselspannung
dient
als Ausgangsspannung. Einweiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist
der große Phasendrehibereich, der (ohne Umschalten) beim Durchstimmen des Schwingkreises
angenähert 36o° beträgt, während der Regelbereich der bekannten Brückenschaltungen
nur angenähert i8o° beträgt.
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Es sei noch erwähnt, daß es bereits bekannt ist, von einer Spannungsquelle
mit niedrigem Innenwiderstand einen amplitudenkonstanten Strom in der Weise abzuleiten,
daß eine veränderbare Selbstinduktion oder Kapazität oder beide in Reihen-oder Parallelschaltung
zu einem Wirkwiderstand' liegen, dessen Absolutbetrag doppelt so groß ist wie der
Wert eines weiteren, in Reihe mit der vorgenannten Parallelschaltung eingeschalteten
Wirkwiderstandes, wobei .die beiden Wirkwiderstände entgegengesetzte Vorzeichen
haben, der eine also positiv und der andere negativ ist. Abgesehen von den technischen
Schwierigkeiten, die sich bei der Herstellung genauer negativer Widerstände ergeben
und die bei der Erfindung vermieden- werden, setzt diese bekannte Anordnung eine
Spannungsquelle mit niedrigem Innenwiderstand voraus, die Erfindung hingegen eine
Stromquelle mit hohem Innenwiderstand. Unter dieser letzteren Voraussetzung versagt
die erwähnte Schaltung ebenso wie die eingangs erwähnten bekannten Brückenschaltungen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. i. Der einer Stromquelle
mit hohem Innenwiderstand entnommene, also amplitudenkonstante Wechselstrom J durchfließt
die Reihenschaltung eines abstimmbaren Schwingkreises LC mit dem Resonanzwnderstand
R und eines Wirkwiderstandes W. Die Spannung U am Schwingkreis durchläuft
dann, wie Abb. 2, zeigt, bei Abstimmungsänderung in der komplexen Ebene einenden
Nullpunkt berührenden Kreis. Die Spannung Uo am Wirkwiderstand W ist mit der Spannung
am Schwingkreis nur bei Resonanz des Schwingkreises in Phase. Der Wirkwiderstand
W iSt halb so groß wie der Resonanzwiderstand R des Schwingkreises bemessen, so
daß U, =. URes12 ist. Die Spannungsdifferenz V'= U- Uo stellt dann
den Halbmesser des in Abb.2 dargestellten Kreises äar; der Betrag dieser Spannung
bleibt beim Durchstimmen des Schwingkreises konstant, während sich ihre Phase um
insgesamt 3d0°- ändert. Die Spannungsdifferenz wird dadurch gebildet, daß mit. der
Induktivität L eine Spule L' mit dem Übersetzungsverhältnis i : i gekoppelt ist
und die an dieser Spule auftretende Spannung mit entsprechender Polung mit der Spannung
Uo in Reihe geschaltet wird, also derart, d'aß sich die beiden Spannungen bei Resonanz
genau entgegenwirken. Die resultierende Spannung V wird dann als amplitudenkonstante
Ausgangsspannung verwertet.
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Den Übertrager L, L' kann man auch so bemessen, .daß die Sekundärspannung
größer oder kleiner als die Primärspannung Uist, wobei dann -der Wirkwiderstand
W einen solchen Wert -haben muß, daß die an ihm auftretende Spannung -gleich der
halben bei Resonanz auftretenden Sekundärspannung an L' ist. Ferner könnte man die
Spannung vom Schwingkreis galvanisch abnehmen, dagegen die Spannung am Wirkwiderstand
W durch einen Übertrager umpolen.
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Enthält der Eingangsstrom J Oberwellen der Arbeitsfrequenz, sowerden
diese zwar am Schwing kreis kurzgeschlossen, nicht jedoch am Wirkwiderstand W, was
unterUmständen stören kann. Diesen Nachteil kann man vermeiden, wenn man an Stelle
des Widerstandes W ebenfalls einen Schwingkreis verwendet, .der fest auf die Arbeitsfrequenz
abgestimmt ist und dessen Resonanzwiderstand gleich W ist.
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Noah zweckmäßiger ist es dann allerdings, die beiden Kreise induktiv
an die Stromquelle anzukoppeln, wie Abb. 3 zeigt, wobei gleichzeitig die Phasenumkehrung
besonders einfach hergestellt werden kann. Von den 'beiden Schwingkreisen ist der
Kreis I mit der Spule L1, der Festkapazität K1 und der im Reihe liegenden veränderbaren
Kapazität C1 durchstimmbar; der Kreis II mit den Schaltelementen L., K2 und C2 ist
dagegen fest auf die Arbeitsfrequenz abgestimmt. Bei amplitudenkonstantem Eingangsstrom
durchläuft dann die Spannung U' an der Kapazität K1 einen Kreis entsprechend Abb.
2. @ Die Spannung Uö ant ,der Kapazitäti K2 ist bei passender Bemessung der Schaltelemente
gleich der halben bei Resonanz im Kreise I an der Kapazität K1 auftretenden Spannung.
Diese beiden Spannungen werden wieder so in Reihe geschaltet, daß sie bei Resonanz
genau gegenphasig sind, und liefern so, die amplitudenkonstante Ausgangsspannung
V'.
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Die Wirkungsweise zier erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich für
den Fall der Ab-b. i rein rechnerisch auf folgende Weise:
Der zweite Bruch hat als das Verhältnis zweier konjugiert, komplexer Zahlen für
jeden Wert der Arbeitsfrequenz w bzw: für jeden Wert von L oder C den absoluten
Betrag i. Die Ausgangsspannung P' ist also ihrem Betrage nach immer gleich der Hälfte
der Resonanzspannung und damit amplitudenkonstaut. Voraussetzung ist dabei, @daß
sich der Resonanzwiderstand R bei der Abstimmungsänderung nicht ändert, was mit
ausreichender Genauigkeit der Fall ist, wenn der regelbare Teil, z. B. die Kapazität
C, genügend verlustarm ist.