DE976327C

DE976327C - High-frequency vibration generator

Info

Publication number: DE976327C
Application number: DE1954S0039857
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenther Dipl-Ing Kolb
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-07-03
Filing date: 1954-07-03
Publication date: 1963-06-27

Description

Schwingungserzeuger für das Meter- und Dezimeterwellengebiet werden meist mit Scheibentrioden aufgebaut und in Gitterbasisschaltung betrieben. Dies hat einerseits den Vorteil, daß die Zuleitungsinduktivitäten der Röhren und der übrigen Bauelemente vernachlässigbar klein werden und somit die zusätzlichen Störeffekte auf ein Mindestmaß beschränkt werden, andererseits lassen sich die hohen Anforderungen an Frequenzkonstanz und großer Leistungsabgabe, also hoher Wirkungsgrad, gut erreichen.Vibration generators for the meter and decimeter wave area are mostly made with disk triodes constructed and operated in a grid basis circuit. On the one hand, this has the advantage that the lead inductances the tubes and the other components are negligibly small and thus the additional interference effects to a minimum on the other hand, the high demands on frequency constancy and Achieve great power output, i.e. high efficiency.

Die neuzeitlichen Scheibentrioden sind in ihren elektrischen Eigenschaften meist für die Verwendung als Verstärkerröhre in Gitterbasisschaltung dimensioniert. Da sie eine sehr geringe: Anoden-Kathoden-Kapazität besitzen, hängt ihre Brauchbarkeit in selbsterregten Sendern meist von den außerhalb der Röhre anzubringenden Rückkopplungselementen ab.The electrical properties of the modern disc triodes are mostly suitable for use dimensioned as an amplifier tube in a grid basis circuit. Since they have a very low: anode-cathode capacity their usefulness in self-excited transmitters mostly depends on the feedback elements to be attached outside the tube away.

Bei den Schwingschaltungen interessieren nun besonders diejenigen, mit denen ein möglichst breites Frequenzband überstrichen werden kann. Dies erfordert Rückkopplungselemente, die innerhalb dieses Frequenzbereiches einen definierten Frequenzgang, beispielsweise den einer Kapazität oder einer Induktivität, aufweisen.When it comes to oscillating circuits, those with whom one is as possible are of particular interest wide frequency band can be swept over. This requires feedback elements that are within this frequency range has a defined frequency response, for example that of a capacitance or an inductance.

Um mit nur einem einzigen abstimmbaren Schwingkreis auskommen zu können, wird häufig als Oszillator eine in Fig. ι abgebildete, sogenannte Ultra-Audion-Schaltung, die eine Abart der Gitterbasisschaltung darstellt, verwendet.In order to be able to get by with only a single tunable resonant circuit, is often As an oscillator, a so-called ultra-audion circuit shown in Fig. ι, which is a variant of the grid base circuit represents, used.

Der Resonanzkreis LC der Ultra-Audion-Schaltung nach Fig. ι a liegt zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre Rö. An das Klemmen-The resonance circuit LC of the Ultra-Audion circuit according to Fig. Ι a is between the anode and the control grid of the tube Rö. To the terminal

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paar ι, 2 wird die zum Betrieb erforderliche Gleichspannung gelegt. Die Rückkopplung wird durch die innere und eine eventuell außen anzuordnende, zwischen Kathode und Anode liegende Kapazität C^ hervorgerufen. Sie ist, genau wie die zwischen dem Steuergitter und Kathode auftretende innere Röhrenkapazität Cq^, strichliert in die Figur eingetragen. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 b ist die gleiche wie die in Fig. 1 a dargestellte unter Fortlassung der zum Verständnis nicht erforderlichen Schaltelemente und unter Hervorhebung des Rückkopplungsweges.couple ι, 2 the DC voltage required for operation is applied. The feedback is caused by the internal and possibly external capacitance C ^ between the cathode and anode. Just like the inner tube capacitance Cq ^ occurring between the control grid and cathode , it is entered in dashed lines in the figure. The circuit arrangement according to FIG. 1 b is the same as that shown in FIG. 1 a, omitting the switching elements not required for understanding and emphasizing the feedback path.

Verwendet man beispielsweise als Oszillatorschaltung eine Ultra-Audion-Schaltung, so wie es die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 darstellt, die nur einen abstimmbaren Resonanzkreis erfordert, so bereitet es bei höheren Frequenzen und üblichen Scheibenröhren große Schwierigkeiten, die Rückkopplungskapazität über einen großen Frequenzao bereich einerseits hinreichend groß und andererseits genügend konstant zu halten. Da die Anoden- und Kathodenanschlüsse räumlich zum Teil zu weit voneinander entfernt liegen, besitzt ein außerhalb der Röhre liegender, diese beiden Elektroden verbindender Rückkopplungskondeiisator bereits eine zu große Eigeninduktivität, die sich unterhalb der Resonanzfrequenz dieser Anordnung wie eine Vergrößerung der wirksamen Kapazität auswirkt. Der kapazitive Teiler, der die phasenrichtige Spannung vom Anodenkreis an das Steuergitter der Röhre liefert, wird also mit wachsender Frequenz immer niederohmiger und beeinflußt den Resonanzkreis so stark, daß beispielsweise Mehrwelligkeit oder Schwinglöcher auftreten können.Used, for example, as an oscillator circuit an Ultra-Audion circuit, such as the circuit arrangement according to FIG. 1, which only requires a tunable resonant circuit, so it prepares at higher frequencies and usual Disc tubes great difficulty, the feedback capacity over a large frequencyao area on the one hand sufficiently large and on the other hand sufficiently constant. Since the anode and Cathode connections are sometimes too far away from each other, has an outside of the A feedback condenser lying in the tube and connecting these two electrodes is already closed large self-inductance, which is below the resonance frequency of this arrangement like an enlargement the effective capacity. The capacitive divider that supplies the in-phase voltage supplies from the anode circuit to the control grid of the tube, is therefore always with increasing frequency lower resistance and affects the resonance circuit so strongly that, for example, multiple waves or Oscillation holes can occur.

Schaltungen, die Drehkondensator und Spulenrad verwenden, versagen bei etwa 100 MHz; mit Spezialbauteilen sind noch etwa 400 MHz erreichbar. Um nun die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur Schwingungserzeugung auch bei höheren Frequenzen verwenden zu können und den Vorteil einer Bandspreizung durch Aufteilung in mehrere kleine, durch das Spulenrad einstellbare Frequenzbereiche Gebrauch zu machen, wird diese Schaltung gemäß der Erfindung weiterentwickelt. Circuits using a rotating capacitor and reel wheel fail at around 100 MHz; with Special components can still be reached around 400 MHz. To now the circuit arrangement shown in FIG to be able to use to generate vibrations even at higher frequencies and the The advantage of spreading the tape by dividing it into several small ones that can be adjusted using the reel wheel To make use of frequency ranges, this circuit is further developed according to the invention.

Bei kapazitiven Dreipunktschaltungen zur Schwingungserzeugung ist es bereits bekannt, den zwischen Gitter und Anode geschalteten, frequenzbestimmenden Schwingungskreis derart symmetrisch um die Kathode als elektrischen Mittelpunkt aufzubauen, daß die an den Mittelpunkt angeschlossene Speiseleitung keine Ableitung für die erzeugte Hochfrequenzenergie darstellt. Zu diesem Zweck werden die an sich ungleichen Röhrenkapazitäten zwischen Anode und Kathode sowie zwischen Gitter und Kathode durch Zusatzkapazitäten vergrößert und einander möglichst weitgehend angeglichen. Die an die Röhrenelektroden geführten Anschlußleitungen dieser Zusatzkondensatoren, welche Eigeninduktivitäten aufweisen, "---i ergänzen die Kondensatoren jeweils, zu Serienreso-." nanzkreisen, die zwar unterhalb ihrer Resonanz-. ■ frequenz als Kapazität wirken, oberhalb derselben jedoch eine induktive Widerstandskomponente aufweisen. Bei sehr hohen Frequenzen besteht die Gefahr, daß infolge der Zuleitungsinduktivitäten durch die Zusatzkapazitäten keine Erhöhung der Röhrenkapazitäten zwischen Anode und Kathode sowie zwischen Gitter und Kathode auf ein zur Schwingungserzeugung erforderliches Maß stattfinden kann.In the case of capacitive three-point circuits for generating vibrations, it is already known to use the between the grid and the anode, the frequency-determining oscillation circuit is so symmetrical to build up the cathode as the electrical center point that the one at the center point connected feed line does not represent a discharge for the generated high-frequency energy. To this The purpose of this is the unequal tube capacities between anode and cathode as well between grid and cathode increased by additional capacities and each other as much as possible adjusted. The connecting lines of these additional capacitors led to the tube electrodes, which have self-inductances, "--- i supplement the capacitors in each case, to form series resonators." nance circles that are below their resonance. ■ frequency act as capacitance, above the same however, have an inductive resistance component. At very high frequencies the There is a risk that, due to the lead inductances, the additional capacities will not increase the Tube capacities between anode and cathode as well as between grid and cathode on one Vibration generation required level can take place.

Weiterhin ist eine kapazitive Dreipunktschaltung bekannt, bei der in den als Lecherleitung ausgebildeten frequenzbestimmenden Schwingungskreis zur Verkleinerung der wirksamen Kapazität eine zusätzliche, veränderbare Serienkapazität eingefügt ist. Beide Belegungen dieser Serienkapazität sind dabei zwecks Festhaltung der Speisepunkte auf der Lecherleitung über weitere, gleichzeitig veränderbare Zusatzkapazitäten mit einem Bezugspotential (Masse) aufweisenden Schaltungspunkt verbunden. Die Serienkapazität wird hierbei durch zwei in die Lecherleitung eingeschaltete Statoren realisiert, deren gegenseitige Kapazität mittels eines mit dem einen Stator galvanisch verbundenen Rotors veränderbar ist. Die genannten Zusatzkapazitäten werden jeweils zwischen dem einen Stator bzw. dem Rotor und einer auf Bezugspotential liegenden Leiterfläche gebildet, wobei der Rotor während der Einstellung zwischen dem Stator und der Leiterfläche bewegt wird. Die beiden genannten Statoren sind jedoch hierbei nicht induktionsarm mit den Röhrenelektroden verbunden, sondern einerseits an das anodenseitige und andererseits an das gitterseitige Stück der Lecherleitung angeschaltet. Infolge der auf der Lecherleitung verteilten Induktivitäten ist daher auch hier eine Vergrößerung der die Spannungsteilung bewirkenden Röhrenkapazitäten auf das zur Schwingungserzeugung erforderliche Maß durch die Zusatzkapazitäten bei sehr hohen Frequenzen nicht möglich.There is also a capacitive three-point circuit known, in the frequency-determining oscillation circuit designed as a Lecher line for Reduction of the effective capacity, an additional, changeable series capacity inserted is. Both assignments of this series capacity are for the purpose of holding the feed points on the Lecher line via further, simultaneously changeable additional capacities with a reference potential (Ground) having node connected. The series capacity is hereby divided into two Lecherleitung switched stators realized, their mutual capacitance by means of a with the a stator galvanically connected rotor is changeable. The mentioned additional capacities are each between the one stator or the rotor and one lying at reference potential Conductor surface formed, the rotor during the adjustment between the stator and the conductor surface is moved. However, the two stators mentioned are not low-induction with the Tubular electrodes connected, but on the one hand to the anode-side and on the other hand to the grid-side Piece of the Lecher line switched on. As a result of the inductances distributed on the Lecher line is therefore also here an increase in the tube capacitances causing the voltage division to the extent necessary to generate vibrations through the additional capacities at very high frequencies not possible.

Es ist auch eine selbstschwingende Mischschaltung bekannt, bei der eine Triode in kapazitiver Dreipunktschaltung und die zugehörigen Schwingkreiselemente in einem Abschirmgehäuse untergebracht sind. Dabei sind Gitter und Anode je mit einem Stator eines Differentialkondensators verbunden, dessen Rotor so ausgebildet und eingestellt werden soll, daß die damit verbundene Antenne frei¹ von den örtlich erzeugten Schwingungen ge- no halten werden kann. Der Rotor dient dabei nicht zur Abstimmung. Die zwischen Gitterseite und Gehäuse sowie zwischen Anodenseite und Gehäuse vorhandenen Streukapazitäten sind außerdem nicht im Hinblick auf eine günstige Selbsterregung der Schaltung bemessen.A self-oscillating mixer circuit is also known in which a triode in a capacitive three-point circuit and the associated oscillating circuit elements are housed in a shielding housing. In this case, grid and anode are each connected to a stator of a differential capacitor, the rotor of which is to be designed and adjusted so that the related overall antenna can freely ¹ of the locally generated oscillations are no hold. The rotor is not used for tuning. The stray capacitances present between the grid side and the housing and between the anode side and the housing are also not dimensioned with a view to favorable self-excitation of the circuit.

Ein für sehr hohe Frequenzen verwendbarer, hochfrequenter Schwingungserzeuger mit Scheibentriode in kapazitiver Dreipunktschaltung unter Verwendung eines zwischen Gitter und Anode liegenden, frequenzbestimmenden, mittels Drehkondensators durchstimmbaren Schwingkreises aus konzentrierten Schaltelementen, von denen die Induktivität vorzugsweise austauschbar ist, und einer zusätzlichem, die Rückkopplung erhöhenden Kapa,-zität zwischen Anode und Kathode, welche induk-A high-frequency vibration generator with a disc triode that can be used for very high frequencies in capacitive three-point circuit using a between the grid and anode, frequency-determining resonant circuit that can be tuned by means of a variable capacitor concentrated switching elements, of which the inductance is preferably exchangeable, and one additional capacitance between anode and cathode that increases the feedback, which induces

tionsarm angeschlossen ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Röhre und Schwingkreiselemente in einem gemeinsamen Abschirmgehäuse untergebracht sind, daß der Ab-Stimmkondensator zwei getrennte Statoren und einen Rotor aufweist, daß der Rotor anschlußfrei ist und zur Abstimmung des Schwingkreises dient, daß von den Statoren einer mit dem Gitter und der andere mit der Anode der Scheibentriode galvanisch oder kapazitiv verbunden ist und der zur Anode gehörige Stator näher zu dem auf Kathodenpotential liegenden Abschirmgehäuse angeordnet ist als der dem Gitter zugeordnete andere Stator und daß die Streukapazitäten der Statoren gegenüber dem Gehäuse so gewählt sind, daß sie die zugehörigen Röhrenkapazitäten C_A%, C_ali auf das zur Schwingungserzeugung erforderliche Maß erhöhen. tion is poorly connected, is characterized according to the invention in that the tube and resonant circuit elements are housed in a common shielding housing, that the tuning capacitor has two separate stators and a rotor, that the rotor is free of connections and serves to tune the resonant circuit that of the Stators one with the grid and the other with the anode of the disc triode is galvanically or capacitively connected and the stator belonging to the anode is arranged closer to the shielding housing which is at cathode potential than the other stator assigned to the grid and that the stray capacitances of the stators relative to the housing are so are chosen so that they increase the associated tube capacities C _A %, C _ali to the extent necessary to generate vibrations.

Die entnehmbare Hochfrequenz läßt sich dann in sehr einfacher Weise direkt an der Anode der Scheibenröhre kapazitiv auskoppeln.The removable high frequency can then be very easily applied directly to the anode Capacitive decoupling of the disk tube.

Durch das zur Fortleitung der ausgekoppelten Energie vorgesehene Glied, das beispielsweise eine Koaxialleitung sein kann, ist gemäß einer Weiteras bildung der Erfindung in axialer Richtung verschiebbar ausgestaltet, und der Erdpotential besitzende Teil des zur Fortleitung der Energie vorgesehenen Gliedes nimmt damit einen Femabgleich der Rückkopplungskapazitäten vor.By the provided for forwarding the decoupled energy member, for example a May be coaxial line, according to a Weiteras formation of the invention is displaceable in the axial direction designed, and the earth potential possessing part of the intended for the transmission of the energy Link thus undertakes a remote adjustment of the feedback capacitances.

Die Erfindung Avird an Hand eines in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Anordnung nach Fig. 2 zeigt schematisch den konstruktiven Aufbau des Schwingungserzeugers gemäß der Erfindung, Innerhalb eines auf Kathodenpotential befindlichen Abschirmkastens G befindet sich die Scheibentriode Rö mit der Kathode K, dem Steuergitter SG und der Anode AThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3. The arrangement according to FIG. 2 schematically shows the construction of the vibration generator according to the invention. The disc triode Rö with the cathode K, the control grid SG and the anode A is located inside a shielding box G at cathode potential

Um den Einfluß der störenden Leitungsinduktivitäten eines Rückkopplungskondensators verschwindend klein zu machen, wird der Abstimmkondensator so angeordnet und ausgebildet, daß er gleichzeitig als Rückkoppelelement wirken kann. Er besitzt in diesem Ausführungsbeispiel die voneinander isolierten Statorplatten S₁ und S₂. Sie sind hier mit der Anode bzw. dem Gitter der Scheibenröhre Rö verbunden. Durch Keramikstäbchen werden die Statoren im richtigen Abstand zueinander und zur Grundplatte gehalten. Die Statorplatten des Abstimmkondensators bilden innerhalb des auf Kathodenpotential liegenden Abschirmkastens die in der Fig. 2 strichliert dargestellten Teilkapazitäten C₁, C₂ und C₃, wobei die Rückkopplung über den kapazitiven Spannungsteiler C₁, C₃ erfolgt.In order to make the influence of the disruptive line inductances of a feedback capacitor vanishingly small, the tuning capacitor is arranged and designed in such a way that it can act as a feedback element at the same time. In this exemplary embodiment, it has stator plates S ₁ and S ₂ that are insulated from one another. You are here connected to the anode and the grid of the disc tube Rom. Ceramic rods hold the stators at the correct distance from each other and from the base plate. The stator of the tuning form inside the lying at cathode potential shield box, the partial capacitances in dashed lines in Fig. 2 depicted C _1, C ₂ and C _3, wherein the feedback via the capacitive voltage divider C _1, C ₃ takes place.

Die Abstimmkapazität wird durch Serienschaltung gebildet, so daß der Rotor R keine galvanische Verbindung benötigt und ein hierfür erforderlicher Schleifkontakt entfällt. Der Rotor wird beispielsweise als Kreissegment hergestellt und auf einer Keramikachse befestigt. Durch geeignete Formgebung kann frequenzlinearer Verlauf erreicht werden.The tuning capacitance is formed by a series connection, so that the rotor R does not require a galvanic connection and there is no sliding contact required for this. The rotor is produced, for example, as a segment of a circle and attached to a ceramic axis. A frequency-linear course can be achieved by suitable shaping.

Insbesondere die zwischen Anode und Abstimmgehäuse hervorgerufene Kapazität C₁ hat eine sehr induktivitätsarme Zuleitung über die Schirmwand zur Kathode. Bei etwa 1000 MHz übt diese Induktivität noch keinen störenden Einfluß aus. Die Kapazität C₂, durch die beiden Statorplatten hervorgerufen, bildet zusammen mit der von Gitter und Kathode hervorgerufenen Röhrenkapazität die Anfangskapazität des Drehkondensators C. Die von der Statorplatte S₂ und dem Gehäuse hervorgerufene Kapazität C₃ liegt der Gitter-Kathoden-Kapazität der Röhre Rö parallel und bildet die Strecke des kapazitiven Teilers zwischen Anode und Kathode, an der die erforderliche Spannung zur Aussteuerung und Selbsterregung der Röhre auftritt. Durch Wählen der Abstände zwischen den einzelnen Platten lassen sich die erforderlichen Kapazitätswerte einstellen. In particular, the capacitance C _{1 produced} between the anode and the tuning housing has a very low-inductance feed line via the screen wall to the cathode. At around 1000 MHz, this inductance does not yet have any disruptive influence. The capacitance C ₂ caused by the two stator plates, together with the evoked of grid and cathode tube capacity, the initial capacity of the variable capacitor C. The of the stator plate S ₂ and caused the housing capacitance C ₃ is the grid-cathode capacitance of the tube Rö parallel and forms the section of the capacitive divider between anode and cathode, where the voltage required for modulating and self-exciting the tube occurs. The required capacitance values can be set by selecting the distances between the individual plates.

Zweckmäßigerweise¹ baut man den Drehkondensator mit allen Röhrenanschlüssen zusammen, wodurch man, ähnlich wie in der Niederfrequenztechnik, ein leicht auswechselbares und kompaktes Bauelement erhält. Die zur Grobeinstellung der Frequenz notwendigen Induktivitäten L werden in einem Spulenrad zusammengefaßt und über Kontaktleisten, in der Anordnung nach Fig. 2 symbolisch durch die Buchsen B₁ und B₂ dargestellt, an go die Statoren des Drehkondensators angeschaltet. Die entnehmbare Hochfrequenz wird direkt aus der Anode der Scheibenröhre über das Verbindungsglied V kapazitiv ausgekoppelt.Conveniently, ^one to build the variable capacitor with all tube connections together to give, as in the low-frequency technology, gets an easy replaceable and compact component. The inductances L necessary for the coarse setting of the frequency are combined in a reel wheel and connected to the stators of the variable capacitor via contact strips, symbolically represented in the arrangement according to FIG. 2 by the sockets B ₁ and B _2. The removable high frequency is capacitively decoupled directly from the anode of the disc tube via the connecting member V.

In der Fig. 3 ist das Schaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung unter Fortlassung der zum Verständnis nicht erforderlichen Schaltelemente und unter Hervorhebung des Rückkopplungsweges dargestellt. Die hierbei verwendeten Bezugszeichen entsprechen den in Fig. 1 b und 2 verwen- deten. Die durch die Statorplatten hervorgerufenen Teilerkapazitäten C₁, C₂ und C₃ sind hier ebenfalls striehliert eingetragen.3 shows the circuit diagram of the arrangement according to the invention, omitting the switching elements not required for understanding and emphasizing the feedback path. The reference symbols used here correspond to those used in FIGS. The divider capacitances C ₁ , C ₂ and C ₃ caused by the stator plates are also shown here as stripes.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. High-frequency vibration generator with disc triode in capacitive three-point circuit using a frequency-determining, oscillating circuit made up of concentrated switching elements, tunable by means of a variable capacitor, of which the inductance is preferably replaceable, and an additional one, the feedback increasing capacitance between anode and cathode, which are low induction is connected, characterized in that tube and resonant circuit elements in one common shielding housing are housed that the tuning capacitor two separate Stators and a rotor has that the rotor is connection-free and for voting of the resonant circuit that of the stators one with the grid and the other with the The anode of the disc triode is galvanically or capacitively connected and the

Hearing stator is arranged closer to the shielding housing lying at cathode potential than the other stator belonging to the grid, and that the stray capacitances of the stators with respect to the housing are chosen so that they _match the associated tube capacitances (C ^ / o C 0 ^) to the Increase the amount of vibration required.

2. Vibration generator according to claim i, characterized in that the stators in In the form of perforated disks and can be pushed or pushed onto the tube electrodes are attachable.

3. Vibration generator according to claim i, characterized in that the rotor as Circle segment is formed and attached to a ceramic axis through the shielding housing is passed through and held there.

4. Vibration generator according to one of the preceding claims, characterized in that that a provided for energy extraction coaxial line of the tube anode directly opposite in the shielding housing is arranged displaceably in the axial direction.

Considered publications:
German Patent Nos. 672 242, 693 362; British Patent No. 436419;
Journal for high frequency technology and electroacoustics, 1934, pp. 12 to 15;

Proceedings of the IRE, July 1945, p. 436.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings