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Schaltung zur wiederholten Änderung der Frequenz einer Hochfrequenzschwingung
zwischen zwei Alternativwerten Bei Schaltungen zur wiederholten Änderung der Frequenz
einer Hochfrequenzachwingung zwischen zwei Alternativwerten, beispielsweise zur
sogenannten Frequenzumtastung eines zur Nachrichtenübermittlung dienenden Senders,
bedient man sich häufig einer Anordnung mit einer oder mehreren Reaktanzröhren,
welche durch eine Steuerung mit einer um go° phasenverschobenen Spannung wie eine
Induktivität oder Kapazität wirken. Wird eine solche Reaktanzröhrenanordnung mit
dem frequenzbestimmenden Schwingungskreis eines selbsterregten Hochfrequenzgenerators
in geeigneter Weise verbunden, so kann durch eine Regelung bzw. Tastung des Stromes
der Reaktanzröhre die erzeugte Frequenz entsprechend geändert bzw. getastet werden.
In bekannten Anordnungen dieser Art wird die Reaktanzröhre mit ihren Ausgangselektroden
einem der frequenzbestimmenden Elemente des Schwingungskreises parallel geschaltet
und ihrem Steuergitter vom Röhrenausgang her ,die benötigte hochfrequente Steuerspannung
mit go° Phasenverschie#bung, im allgemeinen über eine geeignete Spannungsteilerschaltung,
zugeführt. Die Tastung erfolgt dann :durch Verschiebung des Arbeitspunktes innerhalb
des Kennlinienfeldes der Röhre, und zwar von einem Punkt, in welchem der Anodengleichstrom
praktisch gesperrt ist, so daß der ausgangsseitig abgegebene Blindstrom das erreichbare
Minimum darstellt, bis zu einem Punkt, in welchem :der Anodenstrom durch die Blindspannung
am Gitter eine hinreichende Durchsteuernng
erfährt, so daß sich
die gewünschte geänderte Frequenz einstellt.
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Grundsätzlich stellt die Reaktanzröhrenanordninig eine Schaltung mit
wattloser Rückkopplung dar, .deren Änderung nur die Frequenz, aber nicht die Amplitude
beeinflußt. Da aber in der Reaktanzröhre bei der Tastung eine Verlagerung des Arbeitspunktes
und damit eine Steilheitsänderung erfolgt, ändert sich auch der innere Widerstand
der Röhre, welcher neben dem scheinbaren Blindwiderstand dem Schwingungskreis zugeschaltet
ist. Es tritt also ein mit der Tastung geänderter Realteil zusätzlich zu dem Blindwiderstand
in - Erscheinung, der zu einer unerwünschten Amplitudenmodulation führt. Wegen der
unvermeidlichen kapazitiven Kopplung zwischen Anode und Gitter tritt außerdem eine
Blindkomponente des inneren Widerstandes auf, die sich auch bei Pentoden kaum vermeiden
läßt und zu einer Unsymmetrie des Hubes auch bei Anordnungen mit zwei in Gegentakt
geschalteten Reaktanzröhren führt, welche modulationafrequent in Gegentakt gesteuert
bzw. getastet wenden. Derartige Anordnungen sind auch kompliziert und daher aus
wirtschaftlichen Erwägungen nur für die Zwecke der kontinuierlichen Frequenzänderung
mit im wesentlichen linearen Modulationskennlinien in Gebrauch gekommen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur wiederholten Änderung .der
Frequenz einer mittels selbsterregten Hochfrequenzgenerators erzeugten Hochfrequenzschwingnng
zwischen zwei Alternativwerten, vorzugsweise zur Frequenzumtastung, durch eine entsprechende
Änderung des von der Ausgangsseite einer Reaktanzröhre an den frequenzbestimmenden
Schwingungskreis abgegebenen Blindstromes, welche gegenüber den erwähnten bekannten
Schaltungen einige bemerkenswerte Vorteile aufweist. Erfindungsgemäß soll die Reaktanzröhre
eingangsseitig für die Erzeugung der einen Alternativfrequenz mit gegenüber der
Schwingkreisspannung um 9o° voreilender und für .die Erzeugung der anderen Alternativfrequenz
mit um 9o° nacheilender Spannung gesteuert werden. Vorzugsweise soll die Aussteuerung
hinsichtlich der Amplitude in beiden Fällen gleich groß bzw. derartig gewählt wenden,
daß die beiden Alternativfrequenzen in praktisch gleichem Abstand oberhalb und unterhalb
der- Nennfrequenz bzw. der mittleren Frequenz liegen, welche der Generator erzeugt,
wenn die Reaktanzröhre keinen Blindstrom an den frequenzbestimmenden Schwingungskreis
abgibt, also beispielsweise gesperrt oder nicht durch eine Hochfrequenzspannung
gesteuert ist.
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Ein wesentlicher Vorzug des Erfindungsgegenstandes gegenüber den erwähnten
bekannten Anordnungen ergibt sich dadurch, daß an der Reäktanzröhre keine Tastung
durch Verlagerung des Arbeitspunktes mehr erforderlich ist. Die Tastung erfolgt
vielmehr durch Phasendrehung der zugeführten Blindspannung um i8o°, wobei auch .die
Aussteuerung in beiden Fällen praktisch gleich ist, so daß der innere Röhrenwiderstand
auch bei großer Aussteuerung ungeändert bleibt. Infolgedessen tritt keine zusätzliche
Amplitudenmodulation ein. Die Schaltung gemäß der Erfindung ist ferner einfach und
hinsichtlich des Röhrenaufwandes besonders ökonomisch, da mittels -einer einzigen
Reaktanzröhre unter sonst gleichen Verhältnissen eine doppelt so große Frequenzänderung
erzielbar ist wie bei bekannten Schaltungen, denn der Blindstrom wird nicht nur
von Null auf einen durch die Röhrendaten begrenzten positiven Wert geändert, sondern
von einem negativen Wert auf einen gleich großen positiven Wert. Da in beiden Aussteuerungsfällen
für die Gleichstromverhältnisse in der Röhre gleiche Bedingungen vorhanden sind,
ist es auch möglich, die Reaktanzröhre in C-Betrieb auszusteuern und eine vorzugsweise
starke Gegenkopplung vorzusehen. Die letztere Maßnahme trägt dann noch wesentlich
zur Stabilisierung der erzeugten Frequenzen bzw. der sich aus ihnen ergebenden mittleren
Frequenz bei.
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Die Zeichnung zeigt in den Abb. i und 2 Ausführungsbeispiele für Schaltungen
gemäß dem Erfindungsgedanken.
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In Abb. i ist i die Generatorröhre, welche in bekannter Dreipunktschaltung
zusammen mit dem frequenzbestimmenden Schwingungskreis 2 einen selbsterregten Hochfrequenzgenerator
bildet. Die Spannung U1 des Schwingungskreises treibt einen kleinen Hochfrequenzstrom
durch die Spannungsteileranordnung q., 5, 6. Es ist durch geeignete Bemessung des
Widerstandes q. und der Spule 5 in bekannter Weise dafür gesorgt, daß die Spannung
U2 am Kondensator 6 um .9o° gegenüber U1 phasenverschoben ist. Diese phasenverschobene
Spannung wird einer Steuerelektrode der Reaktanzröhre 3 über eine Umpolungseinrichtung
7 zugeleitet, welche mit dem Tastvorgang synchron gesteuert wird. Diese Umpolungseinrichtung
kann beispielsweise durch- ein Relais mit entsprechender Kontaktanordnung gebildet
werden. Zur Zuführung der Blindspannung von der Umpolungseinrichtung auf die Reaktanzröhre
dient der Übertrager 8, dessen Sekundärkreis auf die mittlere Betriebsfrequenz abgestimmt
ist. Die Röhre 3 ist durch den in der Kathodenzuleitung angeordneten Widerstand
g starke gegengekoppelt. Man erkennt, daß die Reaktanzröhre 3 mit ihren Ausgangselektroden
dem unteren Teil der Schwingkreisinduktivität parallel geschaltet ist. Sie führt
je nach -der Stellung des Schalters 7 dem Kreis entweder einen induktiven oder kapazitiven
Blindstrom zu, wodurch eine zur mittleren Frequenz symmetrische Frequenzumtästung
erzielt wird. Wenn die Umschalteinrichtung 7 durch ein nicht polarisiertes Relais
gebildet wird, kann eine unsymmetrische, d. h. eine synchron mit der Tastung zwischen
dem Wert Null und einem endlichen Wert sich ändernde Tastspannung verwendet werden,
um eine symmetrische Frequenzumtästung zu bewirken.
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Abb.2 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Schaltung mit weiteren Einzelheiten,
deren Anwendung in Verbindung mit dem Hauptgedanken i der Erfindung Vorteile bietet.
Die einander hinsichtlich
ihrer Funktion entsprechenden Teile sind
in den Abb. i und ? mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Hauptunterschied
zwischen den Abb. i und 2 besteht in der Ausbildung der Umpolungseinrichtung 7.
Diese ist in Abb. 2 in Form eines elektronischen Schalters mit einer Entladungsröhre
mit zwei gittergesteuerten Entladungsstrecken ausgebildet. Die um go° gegenüber
Ui phasenverschobene Spannung U2 wird je einem Steuergitter der beiden Entladungsröhren
zugeleitet. In .den beiden Ausgangskreisen der beiden Entladungsstrecken liegen
Kopplungsmittel in Gestalt der beiden Spulen io und ii des übertragers 8, welche
auf den abgestimmten Sekundärkreis und damit auf den Eingang der Reaktanzröhre 3
um i 8o° gegeneinander phasenverschobene Spannungen übertragen. Diese beiden Entladungsstrecken
werden nun durch eine synchron mit der Tastung in ihrer Größe geänderte Spannung
(Tastspannung) abwechselnd in Gegentakt geöffnet und gesperrt. Natürlich könnte
auch gegebenenfalls eine ihrem Richtungssinn nach geänderte Spannung zu diesem Zwecke
dienen. Es ist aber ein besonderer Vorzug der Schaltung nach Abb.2, daß hier nur
der einen Entladungsstrecke eine Tastspannung zugeleitet werden muß. Diese Spannung
liegt an den Klemmen 1q., 15 und hat für die eine Alternativfrequenz den Wert Null
und für die andere Alternativfrequenz einen negativen Wert in bezug auf die mit
dem Steuergitter der oberen Entladungsstrecke in Verbindung stehende Klemme i4..
Eine in Gegentakt dazu sperrende bzw. öffnende Spannung für die andere Entladungsstrecke
wird an einem im Ausgangsstromkreis der direkt getasteten Entladungsstrecke liegenden
Widerstand 13 abgeleitet und dem Steuergitter der anderen Entladungsstrecke zugeleitet.
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Die Schaltung gemäß Abb. 2 zeigt in den beiden Reglern 16 und 17 Einrichtungen,
mit denen die Anodenspannung für die beiden Entladungsstrecken getrennt einstellbar
ist. Dadurch läßt sich die auf den Eingang der Reaktanzröhre 3 übertragene Hochfrequenzspannung
getrennt für jede Entladungsstrecke einstellen. Auf .diese Weise können Ungleichheiten
und Streuungen der Röhreneigenschaften ausgeglichen werden und unter allen Umständen
eine symmetrische Frequenzänderung in bezug auf die mittlere Frequenz gewährleistet
werden. Wenn keine sogenannte Weichtastung verlangt ist, so kann man für die beiden
Entladungsstrecken der Umpolungseinrichtung 7 auch Gegenkopplungen vorsehen, vorzugsweise
durch einen in der gemeinsamen Kathodenzuleitung angeordneten Widerstand. In diesem
Fall wird die ausgleichende Einstellung durch die Regler 16 und 17 überflüssig,
da durch die Wirkung der Gegenkopplung Verschiedenheiten in den Röhrensteilheiten
schon weitgehend unwirksam gemacht werden. Es ist ersichtlich, daß die Einrichtung
7 hier im wesentlichen als Schalter wirkt und abwechselnd den Übertragungskanal
zu der Spule io oder ii freigibt. Die Umpolungswirkung kommt zustande durch die
Mitwirkung des Übertragers 8, dessen Sekundärspule mit dem Eingangskreis der Reaktanzröhre
verbunden ist und dessen Primärspulen io und ii in zueinander entgegengesetzter
Polung je mit dem Ausgang einer der beiden Entladungsstrecken verbunden sind.
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Abb. 2 zeigt über Abb. i hinausgehend auch noch eine Anordnung zur
Regelung der Amplitude der Spannung U2, und zwar kann diese durch den Schalter 18
grob in Stufen und durch den Regelwiderstand i2 fein und kontinuierlich eingestellt
werden. Dadurch ist der Hub der Frequenzänderung einstellbar, ohne daß ,sich dabei
die mittlere Frequenz ändert.
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Es ist auch in Abb. 2 zu erkennen, .daß am frequenzbestimmenden Schwingungskreis
2 keine geregelte oder. getastete Röhre liegt, sondern nur die hochfrequent für
beide Alternativfrequenzen immer mit gleicher Amplitude ausgesteuerte Reaktanzröhre
3. Dadurch sind eine ausgezeichnete Stabilität der Tastfrequenzen und Symmetrie
in bezug auf die mittlere Frequenz gewährleistet. Außerdem ist durch den Widerstand
g .eine starke Gegenkopplung vorgesehen, welche diese Stabilität noch verbessert
und auch bei Röhrenwechsel eine Neueinstellung vermeidbar macht.