DE903610C - Einrichtung zur Frequenzumwandlung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Frequenzumwandlung Zur Lösung der Aufgabe, aus einer Frequenz v" eine oder gleichzeitig mehrere Vielfache n - vo dieser Frequenz zu erzeugen:, erteilt man der Grundfrequenz durch Verzerrung eine Wellenform, die die gewünschten Vielfachen enthält und siebt durch Filter die einzelnen Harmonischen heraus. Eine Formgebung, d-ie sich für diesen, Zweck als gut geeignet gezeigt hat, ist in Fig. i dargestellt. Diese Kurvenform läßt sich bekanntlich durch Betrieb einer stark übersättigten Eisendrossel mit rein sinusförmnigen Spannungen erhalten. Aus einem Spannungsverlauf mach Fig. i lassen sich dabei nur die ungeradzahligenHarmon ischengewinnen. Durch Gleichrichtung .dieser Spannungen erhält man jedoch das in Fig. 2 gezeigte Spannungsbild, das auch die geradzahligen Harmonischen enthält. Neben übersättigtem Drosseln sind auch nach andere nichtlineare Widerstände bekanntgewonden, mit :denen man die gleichem Ergebnisse erzielen kann. Solche Schaltmittel sind z. B. Gleichrichter, -die in Verbindung mit anderen Schaltelementen, wie RC-Gliedern, .die ,gewünschte Kurvenform gemäß Fig. 2 erzeugen können. Die bekannten Anordnungen dieser Art haben vor allem den Nachteil eines relativ hohen Energiebedarfes. Außerdem ergibt sich infolgeder in den meisten Fällen noch erforderlichen Gleichrichtung ein beträchtlich großer Aufwand an Schaltungselementen.
• Es sind ferner Röhre:nischaltungen bekanntgeworden, mit Hilfe, ebenfalls eine der Fig. 2 entsprechende Kurvenform erhalten werden kann, und zwar w ird ,dies :dadurch erreicht, daß man die Grundschwingung dem stark negativ vorgespannten Gitter einer Röhre zuführt, so daß die Röhre jeweils nur bei den - größten positiven Spannungsamplitu.dender.angelegtenWecnselspannung leitend wird. Zur >'Übersteuerung der Röhre bedarf es jedoch eines unverhältnismäßig hohen Energieaufwarndes, der um so größer, wird, je höhere Harmonische- man :aus der Grundschwingung gewinnen will. Das hat seine Ursache darin, daß die Spannungskurve, bei der es sich ja um die ,abgeschnittenen Kuppen einer Wechselspannung handelt, keine ausgesprochenen Spitzen. aufweist, und daß infolgedessen die höheren Harmonischen in dieser Spannung nur mit geringerer Energie enthalten sind.
• Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Frequenzumformung geschaffen, die die Nachteile der bekannten Schaltungen vermeidet und bei einfachstem Aufbau stets die maximal mögliche Leistung -der Harmonischen ergibt. Die Einrichtung besteht erfindungsgemäß aus einem selbstschwin--enden Generator, .dessen Schaltungselemente so angeordnet und bemessen sind, daß der Anoden.-stromverlauf :die Gestalt stark ausgeprägter Stromspitzen besitzt, und dessen Eigenschwingung durch eine Frequenz synchronisiert wird, die in einem beliebigen ganzzahligen Verhältnis zur Eigenschwingung steht. Durch diese Einrichtung wird eine Freizügigkeit in der Wahl der zu erzeugenden Frequenzen erzielt, wie sie die bisher bekannten Anordnungen nicht aufwiesen. Die Möglichkeit der Synchronisierung des Generators mit einer zu seiner Eigenschwingung in beliebigem ganzzahligen Verhältnis stehenden Frequenz ist nur bei !der angegebenen Dimensionierung der Elemente der Generatorschaltung gegeben und hat zur Folge, daß man mit einer einzigen Röhre Frequenzen erzeugen kann, die den Gleichungen bzw. vX=vo.yz..zn genügen, wobei v. die Ausgangsfrequenz (Synchronisierfrequenz), yu und m .ganze Zahlen sind. Die Eigenfrequenz des Generators ist dann Es wird also eine Anordnung geschaffen die im Gegensatz zu den bekannten Schaltungen gleichzeitig mit der gleichen Röhre eine Frequenzuntersetzung und eine Frequenzvervielfachung ermöglicht.
• Ein weiterer Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Generatorröhre voll ausgesteuert werden kann. Damit kann ihr auch die maximal mögliche Leistung der Oberwellen entzogen werden, was bei den obenerwähnten bekannten Röhrenschaltungen nicht der Fall war. Aber auch nach der ebenfalls bekannten Drosselmethode ist die gleiche Leistung nur mit einem erheblich höheren Aufwand erzielbar. Man würde in diesem Fall neben der Eisendrossel selbst zumindest noch einen Leistungsverstärker, eine Gleichrichterröhre und eine Endröhre benötigen, wobei letztere der Generatö,rröhre der Erfindung entspräche. Der Aufwand für eine solche Schaltung ist also ganz beträchtlich hoch, und zwar selbst dann noch, wenn man Gleichrichter- und Endröhre zusammenfassen würde.
• In der Fig. 4 ist eine Generatorschaltung dargestellt, wie sie bei der Erfindung Verwendung finden kann. Die Erfindung ist aber nicht ,auf die gezeigte .Schaltung beschränkt, sondern es können auch andere Generatorschaltungen Anwendung finden, sofern sie die erforderliche spitze Kurvenform für den Anodenstrom zu liefern vermögen. Diese in Fig. 3 dargestellte Kurvenform entspricht etwa den .mit Kippschaltungen erhältlichen Stromkurven und kann bei einer solchen: GeneratorschaItung,dadurch erhalten werden, daß im Anodenschwingungskreis das Verhältnis L : C sehr groß gemacht wird. Mit R ist der Arbeitswiderstand der Schaltung bezeichnet. Dieser kann die in Fig. 5 a bis 5 d dargestellten Ausführungsformen annehmen. Die Resonanzkreise sind auf die jeweils gewünschten Obenvellen abgestimmt. Diese können den Kreisen direkt ,oder über Anzapfungen oder Sekundärwicklungen und eventuell über weitere Filterglieder entnommen werden. Aus Energiegründen erweist es sich in manchen Fällen als zwec mäßig, die einzelnen Resonanzglieder nicht, wie in Fig. 5b .dargestellt, unmittelbar in Reihe zu schalten, sondern, wie Fig. 5 c zeigt, über Anzapfungen der Spule miteinander zu verbinden. Sollte die Energie nicht ausreichen, so kann von jedem Resonanzkreis bzw. Filterglied an einen Verstärker gegangen werden, oder die gewünschten Frequenzen können gemeinsam einem Verstärker zugeführt und hinter -diesem noch einnasal ausgesiebt werden. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß eine Übersteuerung :durch unerwünschte Frequenzen vermieden wird. Die Ausschaltung störender Frequenzen kann auch durch Bandpässe oder -sperren bzw. durch Hoch- oder Tiefpässe erfolgen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRtTGIIE: i. Einrichtung zur Frequenzumformung, gekennzeichnet durch einen selbstschwingenden Generator, ,essen Schaltungselemente so angeordnet und dimensioniert sind, daß der Anodenstromverlauf die Gestalt stark ausgeprägter Stromspitzen iibesitzt, und dessen Eigenschwingung durch eine Frequenz synchronisiert wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Eigenschwingung,steht.
2. 2. Einrichtung nach Artspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierfrequenz ein ganzzahli@ges Vielfaches der Generatorfrequenz ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch-gekennzeichnet, daß die Synchronisierfnequenz einen ganzzahlfgen Bruchteil der Generatorfrequenz beträgt.
4. 4. Einrichtung mach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,die stark ausgeprägten Stromspitzen dadurch erhalten werden, @daß im Anodenschwingungskreis das Verhältnis L : C sehr ,hoch ;gewählt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch z bis q., dadurch gekennzeichnet, d@aß die gleichzeitig auftretenden, Oberwellen in .an sich bekannter Weise ,durch abgestimmte Resonanzkreise .ausgesiebt und vondiesen entweder unmittelbar oder über Anzapfungen oder Sekundärwicklungen, gegebenenfalls überweitereFilterglieder, entnommen werden.
6. 6. Einrichtung mach Anspruch r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesiebten Oberwellen einzeln oder gemeinsam verstärkt werden, wobei in letzterem Fall hinter dem Verstärker eine nochmalige Aussiehung vorgenommen wird.