DE933935C

DE933935C - Verfahren zur Regelung der Schwingungsfrequenz selbsterregter Roehrensender mittels einer Gasentladung

Info

Publication number: DE933935C
Application number: DEK13028A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr Rer Nat Koch; Hugo Dr Phil Neuert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-02-01
Filing date: 1952-02-01
Publication date: 1955-10-06

Description

Verfahren zur Regelung der Schwingungsfrequenz selbsterregter Röhrensender mittels einer Gasentladung Die Erfindung geht aus von bekannten Anordnungen, die es ermöglichen, die Frequenz einer durch bekannte Rückkopplungsschaltungen vorzugsweise mittels Elektronenröhren selbsterregten elektrischen Schwingung dadurch zu stabilisieren oder aperiodisch oder periodisch zu verändern -wofür im folgenden die Sammelbegriffe »regeln« oder »Regelung« gesetzt werden -, daß vorzugsweise parallel zu einem die mittlere Söhwi,ngungsfrequenz bestimmenden Abstimmkreis ein Blindwiderstand geschaltet wird, dessen Betrag und Phase durch äußere Schaltmaßnahmen von der Frequenz Null an bis zu Regelfrequenzen, die klein im Vergleich zur mittleren Schwingungsfrequenz bleiben, trägheits- und verzerrungsfrei verändert werden können. In der Nähe der Eigenfrequenz des Abstimmkreises ist die Sdhwimgungsfrequenz eine lineare Funktion des gesamten Blindwiderstandes B: f-fo+a.B.
Bei bekannten Anordnungen wird ein solcher Blindwiderstand beispielsweise dargestellt durch eine dem Abstimmkreis parallel geschaltete Elektronenröhre, die ihrerseits wieder einem LC- oder RC-Serienglied parallel liegt, wobei etwa, zwischen Kathode und Gitter der Widerstand R und zwischen Gitter und Anode die Induktivität L oder die Kapazität C angeordnet sind. Auf Grund bekannter physikalischer Vorgänge wirkt eine solche Anordnung -- oder eine ihrer zahlreichen Abwandlungen - als ein etwa durch die Betriebsspannungen. der Elektronenröhre veränderlicher Blindwiderstand der geschilderten Art.
Andere Anordnungen benutzen statt einer Elektronenröhre eine Gleichstrom-Gasentladung, deren treibender Gleichspannung eine den gewünschten Regelvorgang bewirkende zeitlich veränderliche Spannung überlagert wird. Durch geeignete Anordnung der Elektroden oder Hilfselektroden des Entladungsgefäßes wird erreicht, da,ß eine solche Anordnung als steuerbare Kapazität wirkt.
Die vorliegende Erfindung vermeidet demgegenüber die Einführung einer besonderen Röhrenstufe oder die Verwendung irgendwelcher eine Entladung aufrechterhaltender und/oder beeinflussender Elektroden und/oder Hilfselektroden dadurch, daß derdem Abstimmkreis parallel liegende Blindwiderstand durch eine in einem vorzugsweise zylindrischen oder kugelförmigen, aus auch bei hohen Frequenzen verlustarmen Wandungen gebildeten Hohlgefäß enthaltene Gasentladung gebildet wird, die ohne besondere Spannungs- oder Stromzuführungen durch das elektromagnetische Feld des Abstimmkreises selbst gezündet (die Zündung kann auch durch eine beliebige äußere und die Erfindung. nicht betreffende Maßnahme oder Anordnung erfolgen) und aufrechterhalten wird. Die Änderung des Blindwiderstandes wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß der Gasentladung ein vorzugsweise senkrecht zum magnetischen Wechselfeld der Schwingspule des Kreises verlaufendes statisches oder mit einer oder mehreren Regelfrequenzen einschließlich der Frequenz Null sich änderndes äußeres Magnetfeld H überlagert wird.
Diese Anordnung ist grundsätzlich in Fig. i dargestellt.
Infolge der Rückwirkung der in ihrem räumlichen und zeitlichen Verlauf durch dieses äußere Magnetfeld H beeinflußten elektrischen Entladungsströme auf den erregenden Schwingungskreis wird dessen Eigenfrequenz ebenfalls durch die Stärke des äußeren Magnetfeldes H beeinflußt.
Bei Änderung von H erfolgt daher ein Mitziehender selbsterregten Schwingungsfrequenz f längs einer Frequenzkennlinie der in Fig. 2 schematisch dargestellten Form.
Bei nicht zu großen Änderungen von H ist feine weitgehend lineare Funktion von H: f = fo ± C (H-Ho), wobei Ho einen festgehaltenen und die mittlere Schwingungsfrequenz f, bestimmenden Wert des frequenzregelnden Magnetfeldes bezeichnet. Dabei tritt in der Umgebung des Zentrums der Freqüenzkennlinie (H = Ho) nur eine geringe Veränderung der Leistungsabgabe des Senders auf; die, falls erforderlich, durch Begrenzerschaltungen bekannter Art, die nur in Verbindung mit der beschriebenen frequenzregelnden Gasentladung Gegenstand der Erfindung sind, unwirksam gemacht werden kann. Die Natur des die Entladung tragenden Füllgases oder Füllgasgemisches ist von untergeordneter Bedeutung, ebenso ist der Gasdruck beliebig, er liegt jedoch .vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 5 - io-4 und i - io-1 mm Quecksilbersäule.
Die Regelung der Schwingungsfrequenz kann entweder mit einer einheitlichen Frequenz oder einem Frequenzgemisch bis zu einer oberen, durch die das regelnde Magnetfeld erzeugende Anordnung oder durch Trägheitserscheinungen der Entladung bestimmten oberen Frequenzgrenze erfolgen, so daß die Regelfrequenzabhängigkeit des Verfahrens bestimmten Anforderungen angepaßt -werden kann. Insbesondere lassen sich Regelspannungen oder -ströme besonderer Form anwenden, beispielsweise Impuls-, Sägezahn-, Verschlüsselungsregelung usf.
Die zur Einstellung der mittleren Schwingungsfrequenz fo erforderliche unveränderliche Vorbeeinflussungg der Entladung kann sowohl durch einen permanenten Magnet als auch durch eine gleichstromdurchflossene Spule oder einen Elektromagnet erfolgen. Im ersten Falle trägt der Vorbeeinflussungsmagnet vorzugsweise eine den Regelstrom führende Regelspule, im zweiten und dritten Fall kann die Vorbeeinflussungsspule gleichzeitig auch den oder die Regelströme führen, oder diese werden über eine die gewünschte Frequenzabhängigkeit aufweisende und nicht näher zu beschreibende Kopplungsanordnung der Vorbeeinflussungsspule oder einer oder mehreren Regelspulen von einem Generator bekannter Bauart (Mikrophon, Kippgenerator usw.) her zugeführt. Ferner läßt sich auch eine Änderung des Magnetfeldes H und damit eine Regelung der Schwingungsfrequenz durch mechanische Bewegung der das Magnetfeld H erzeugenden Anordnungen bewirken.
In einer besonderen Anwendungsform der Erfindung erfolgt eine Stabilisierung der mittleren Schwingungsfrequenz f., ausgehend von bekannten Anordnungen (Diskriminatoren), dadurch, daß f o laufend mit einer Bezugsfrequenz hoher Konstanz überlagert und aus der zwischen beiden Frequenzen augenblicklich bestehenden Differenz ein dieser verhältnisgleicher Gleichstrom abgeleitet und zusätzlich der Vorbeeinfiussungs- oder einer Regelspule mit einer solchen Polarität und Größe zugeleitet wird, .daß die vorhandene Frequenzdifferenz verringert wird. Eine in vielen Fällen ausreichende Frequenzstabilisierung läßt sich auch durch Ankopplung eines mit Filtergliedern hoher Resonanzschärfe, vorzugsweise Quarzfiltern, ausgestatteten passiven Frequenznormals bekannter Bauweise erzielen, das die zur Stabilisierung von fo gemäß der vorliegenden- Erfindung notwendigen Regelströme an eine Vorbeeinflussungs- oder Regelspule liefert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Regelung der Schwingungsfrequenz selbsterregter, vorzugsweise mit Elektronenröhren in Rückkopplungsschaltung ausgerüsteter Hochfrequenzsender, deren Abstimmkreis einen veränderbaren Blindwiderstand in Gestalt einer Gasentladung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladung durch die elektromagnetische Energie der Schwingspule des frequenzbestiminenden Abstimmkreises betrieben und ihr ein oder mehrere vorzugsweise senkrecht zum magnetischen Wechselfeld dieser Spule verlaufende Magnetfelder überlagert werden, von denen mindestens eines veränderbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Inneren oder im Wirkungsbereich der Schwingspule einschließlich der Zuleitungen ein allseitig geschlossenes oder mit einer Gaszuführung versehenes Hohlgefäß beliebiger, jedoch vorzugsweise zylindrischer oder kugelförmiger Bauweise aus beliebigem, jedoch vorzugsweise bei allen Frequenzen verlustarmen Wandmaterial befindet, in dem eine Gasentladung in einem beliebigen Gas unter beliebigem Druck, jedoch vorzugsweise im Bereich zwischen 5 .10-4 und i - io-1 mm Quecksilbersäule stattfindet.
3. Anordnung nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das die mittlere Schwingungsfrequenz bestimmende, die Entladung vorbeeinflussende Magnetfeld durch einen Dauermagnet erzeugt wird.
4. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die mittlere Schwingungsfrequenz bestimmende, die Entladung vorbeeinflussende Magnetfeld durch eine stromdurchflossene Spule mit oder ohne Eisenkern erzeugt wird.
5. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenzregelung durch eine oder mehrere von veränderlichen Strömen beliebiger Zeitabhängigkeit durchflossene Regelspule(n) oder durch einen oder mehrere Regelmagnete) mit zeitlich beliebig veränderlichem(n) Moment(en) erfolgt.
6. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorbeeinflussungs- und Regelspulen oder Vorbeeinflussungs- und Regelmagnete identisch sind.
7. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung der Schwingungsfrequenz durch mechanische Bewegung oder Veränderung der das regelnde Magnetfeld erzeugenden Vorrichtungen) erfolgt. B. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander unabhängige Regelungen beliebigen Zeitverlaufs gleichzeitig erfolgen. g. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, in Verbindung mit einer Amplitudenbegrenzungsschaltung beliebiger Bauart, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung eine durchdde, Frequenzregelung hervorgerufene Änderung der vom Sender nach außen abgegebenen Leistung auf ein vorgegebenes Maß verringert. io. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Stabilisierung der Schwingungsfrequenz durch Überlagerung mit einer Bezugsfrequenz und mittels eines Diskriminators beliebiger Bauart erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom dieses Diskriminators einer Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche zugeführt wird. i i. Anordnung nach mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Stabilisierung der Schwingungsfrequenz mittels eines Diskriminators erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator mit einem oder mehreren Filtergliedern hoher Resonanzschärfe ausgerüstet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 4o6 458, 729 194, 825 281; schweizerische Patentschriften Nr. 180 823, 239 i24.