DE580440C - Frequenzteileranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schwingungserzeugung. Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, die innerhalb eines weiten Frequenzbereiches die Erzeugung von Schwingungen verhältnismäßig niedriger Frequenz und deren Harmonischen bzw. ganzzahligen Vielfachen ermöglicht. Insbesondere geht die Erfindung darauf, die alle diese verschiedenen Frequenzen erzeugende Anordnung durch einen einzigen piezoelektrischen Kristall zu steuern.

Die in handelsüblicher Form hergestellten Piezokristalle arbeiten bei verhältnismäßig hohen Frequenzen. Für Lab^ratOT^umszweckej, insbesondere zj^rn^EjchejijimdJ^rüfen, ist aber häufig die Erzeugung von Scfiwingungen innerhalb des niedrigen Frequenzbereiches erwünscht, wobei diese Schwingungen dieselbe Konstanz aufweisen sollen, wie sie im höheren Frequenzbreich durch Kristallsteuerung erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird nun die Frequenz eines niederfrequenten Schwingungserzeugers durch eine Anordnung gesteuert, bei der ein Kristall oder ein entsprechendes, die Frequenz festlegendes Element verwendet wird, das eine Eigenfrequenz besitzt, die höher als

diejenige Frequenz ist, mit der der Schwingungserzeuger arbeitet.

. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden mit dieser Anordnung auch die ganzzahligen Vielfachen der niederfrequenten Schwingungen innerhalb eines weiteren Bereiches erzeugt.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Es bedeutet 1 eine Entladungsröhre mit einem Piezokristall 2 zwischen Gitter und Kathode und einem Schwingungskreis 3 zwischen Anode und Kathode. Dieser Schwingungskreis ist in der bei kristallgesteuerten Schwingungserzeugern üblichen Weise abgestimmt, d. h. auf eine Frequenz, die etwas höher liegt als die Eigenfrequenz des Kristalls. Die Anode der Entladungsröhre wird von der Spannungsquelle 4 aus über eine Modulationsdrossel 5, deren Zweck noch näher erläutert wird, und eine Drosselspule 6 gespeist. Zwischen Gitter und Kathode liegt ferner ein passender Ableitungswiderstand 7. In dieser bekannten Schaltung erzeugt die Röhre Hochfrequenzschwingungen "Von einer durch den Kristall 2 festgelegten Frequenz und deren Harmonische

bzw. geradzahlige Vielfache. Diese Schwingungen können mittels der Spule 7' einem Nutzkreis zugeführt werden.

Wie erwähnt, ist es für viele Zwecke erwünscht, Schwingungen zu erzeugen, die eine Frequenzkonstanz besitzen, wie sie den kristallgesteue.rten Schwingungserzeugern eigen ist, die jedoch bei einer viel niedrigeren Frequenz, als der Eigenfrequenz der üblichen xo Quarzkristalle entspricht, arbeiten. Es ist ferner erwünscht, Schwingungen zu erzeugen, die eine Mehrzahl von Frequenzen enthalten, die in gleichen Abständen zueinander liegen, wobei jedoch diese Abstände kleiner sein sollen als bei denjenigen Frequenzen, die mit einem einzigen Quarzkristall der üblichen Art erzeugt werden können.

Um Schwingungen zu erzeugen, die niedriger sind als die Frequenz des kristallgesteuerten Generators 1, ist erfindungsgemäß ein zweiter Generator vorgesehen, der eine Entladungsröhre 8 umfaßt. Diese Entladungsröhre besitzt einen Schwingungskreis 9, bestehend aus einer Parallelschaltung von Induks5 tivität und Kapazität zwischen Anode und Gitter, unter Zwischenschaltung eines Blockkondensators 10. Die Anode dieser Röhre wird ebenfalls von der Spannungsquelle 4 über die Modulationsdrossel 5 und einen Teil der Schwingungskreisinduktivität 9 gespeist. Zwischen Gitter und Kathode der Röhre 8 liegt der übliche Ableitungswiderstand 11.

Der Schwingungskreis 9 der Röhre 8 ist nun so eingestellt, daß er mit einer Frequenz arbeitet, von der die Frequenz des Generators ι ein ganzzahliges Vielfaches ist. Beträgt z.B. die Frequenz des Generatorsi 100000 Hertz, so kann die Frequenz des Generators 8 zu 10 000 Hertz gewählt werden. Es hat sich herausgestellt, daß mit einer solchen Anordnung die Frequenz des Schwingungserzeugers 8 infolge des Kristalls 2 sehr genau festgehalten werden kann. So kann z. B.. der Kondensator des Schwingungskreises des Generators 8 um einen beträchtlichen Wert geändert werden, ohne daß die Frequenz des Generators dadurch geändert] wird, was beweist, daß die Frequenz durch] den Kristall 2 gesteuert wird. Bei der angegebenen Anordnung erzeugen beide Generatoren auch die Harmonischen ihrer Grundfrequenz. Die Amplitude dieser Harmonischen hängt dabei bis zu einem gewissen Grade von der Wahl der Anodenspannung ab. Bei passender Wahl dieser Spannung und der übrigen Eletnente des.Kreises, z.B. der Ableitungswiderstände7 und 11, können, wie bekannt, diese Harmonischen eine beträchtliche Stärke erreichen. Es hat sich herausgestellt, daß bei der beschriebenen Anordnung die Grundfrequenz und die Harmonischen des Hochfrequenzgenerators τ durch die Grundfrequenz und jede der Harmonischen des Niederfrequenzgenerators 8 moduliert werden. Diese Modulation wird durch die in der angegebenen Weise eingeschaltete Modulationsdrossel 5 noch verbessert. Die Wirkungsweise einer solchen Drossel ist be- - kannt, so daß darauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Es sind infolgedessen, wenn der Hochfrequenzgenerator mit einer Frequenz arbeitet, die einem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz des Niederfrequenzgenerators entspricht, die Harmonischen der Grundfrequenz.des Niederfrequenzgenerators in einem sehr breiten Bereich vorhanden. Werden z, B. die oben angegebenen Frequenzen gewählt, so zeigt sich, daß im Ausgangskreis 7' Schwingungen vorhanden sind, deren Frequenz ein Vielfaches von zehntausend Hertz ist, und zwar in einem Frequenzbereich, der von der Grundfrequenz des Generators 8 bis zur Frequenz der höheren Harmonischen des Generators 1 reicht.

Nehmen wir an, daß die Frequenz 100 000 Hertz durch die Grundfrequenz und die zweite bis neunte Harmonische der'Frequenz 10 000 Hertz moduliert wird, so liefern die entsprechenden Frequenzen des unteren und oberen Seitenbandes die ganzzahligen Vielfachen von 10 000 Hertz bis zu 190 000 Hertz. Das untere Seitenband weist dabei dieselben Frequenzen auf wie die Harmonischen des Generators 8, die in seinem eigenen Schwingungskreis erzeugt sind. Diese Frequenzen haben deshalb das Bestreben, die Frequenz des Generators auf dem,durch den Kristall gesteuerten festen Wert zu halten. Nehmen wir jetzt an, daß auch die zweite Harmonische des Generators 1 durch dieselben Frequenzenmoduliert wird, so ergibt sich, daß das untere Seitenband dieser Modulation dieselben Frequenzen aufweist wie das obere Seitenband der ersten Modulation und diese Frequenzen sich im Ausgangskreis vereinigen. Das obere Seitenband der zweiten Modulation ergänzt die ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz von. 10 000 Hertz nunmehr bis zu 290 000 Hertz. Für die Modulation der höheren· Harmonischen gilt Entsprechendes. Da die zehnte und höheren Harmonischen des Generators 8 frequenzgleich mit der Grundschwingung des Generators 10 und gewissen der durch Modulation erzeugten Frequenzen sind, tragen auch diese zur Konstanthaltung des Generators 8 bei.

Dieselben Frequenzen, die bei Modulation der Schwingungen des Generators 1 durch die zweite bis neunte Harmonische des Generators 8 auftreten, treten im Ausgangskreis auch dann auf, wenn die Harmonischen des Generators 8 oberhalb der fünften Harmo-

nischen vernachlässigbar klein sind. Es ist dies eine Folge des gleichzeitigen Vorhandenseins des oberen und unteren Seitenbandes. Eine Anwendung kann diese Anordnung z. B.. bei der Eichung eines veränderbaren Schwingungserzeugers finden. In der Zeichnung ist ein solcher Schwingungserzeuger mit 12 bezeichnet. 13 stellt einen Detektor mit einem in seinem Ausgangskreis liegenden

«o Anzeigeinstrument 14 dar. Über den Eingangskreis ι S des Detektors gelangen Schwingungen sowohl von der Spule 7' der kristallgesteuerten Anordnung als auch von dem zu eichenden Generator 12 zu dem Detektor 13.

»5 Schwingungen von der Frequenz des Generators 8 und einem gewünschten Vielfachen davon können mit Hilfe des Abstimmkreises 16 ausgesiebt werden. Zum Zwecke der Eichung wird nun der Kondensator des Kreises 16 auf

ao eine Frequenz eingestellt, die einem Vielfachen des Generators 8 entspricht. Dann wird die Frequenz des Generators 12 so lange verändert, bis im Instrument 14 die Schwebung' verschwindet. Dies kann z. B. durch ein Telephon oder ein Galvanometer festgestellt werden. Alsdann wird der Kreis 16 nacheinander auf die verschiedenen Vielfachen abgestimmt und die entsprechende Einstellung des Generators 12 vorgenommen, bis die Eichung über den ganzen Frequenzbereich erfolgt ist. Im Heizstromkreis der Generatoren I und 8 werden zweckmäßigerweise noch Schalter 17 und 18 vorgesehen, die unabhängig voneinander bedient werden können. Denn häufig ist es wünschenswert, bei der Eichung zuerst, bei geöffnetem Schalter 18, die Punkte zu bestimmen, die der Grundschwingung und den Harmonischen des Generators 1 entsprechen. Die zwischenliegenden Punkte können dann schnell bestimmt Werden, indem der Schalter 18 geschlossen wird und die Punkte gezählt werden, wo die Schwebung ο wird, wenn der Selektionskreis r6 und der zu eichende Generator 12 fortlaufend vom einen bis zum anderen der vorher bestimmten Punkte geändert werden.

Statt eines piezoelektrischen Kristalls können zur Steuerung der Frequenz der Anordnung auch andere die Frequenz festlegende Elemente, z. B. ein an sich bekannter, die ' Magnetostriktion zeigender Stab verwendet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Frequenzteileranordnung, dadurch. gekennzeichnet, daß durch einen frequenzkonstanten, vorzugsweise kristallgesteuerten Röhrengenerator ein zweiter Röhrengenerator gesteuert wird, dessen Frequenz in einem ganzzahligen Verhältnis niedriger ist als die Eigenfrequenz des frequenzkonstanten Generators.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der'beiden Röhrengeneratoren durch einen beiden Röhrengeneratoren gemeinsamen Teil der Anodenkreise der Röhrengeneratoren, z. B. eine Drossel, erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen