DE594400C - Anordnung zur Frequenzvervielfachung mit Hilfe von Elektronenroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen gewünschter Frequenz durch Frequenzvervielfachung aus einer geeigneten Grundfrequenz.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Röhrensender mit so großer negativer Gittervorspannung arbeiten zu lassen, daß bei Zuführung einer Wechselfrequenz eine höhere Frequenz im Anodenkreis entsteht, da während eines Teiles jeder positiven Halbperiode der Grundfrequenz ein Spannungsstoß im Anodenstromkreis entsteht. Diese Stromstöße versetzen einen oder mehrere auf je eine höhere Harmonische der Grundfrequenz abgestimmte Schwingungskreise in Eigenschwingung. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß man aus einem derartigen Sender nur verhältnismäßig sehr kleine Energiemengen der vervielfachten Frequenz herausholen kann, weil die Anodenspannung sehr schnell sinkt, wenn man versucht, die Belastung zu vergrößern.

Diese Schwierigkeit wird durch die Erfindung dadurch überwunden, daß ein Teil der auf diese Weise erzeugten Spannung zum Gitterkreis zurückgeführt wird, derart, daß die Rückwirkung der Spannungsstöße auf die Gitterspannung im wesentlichen aufgehoben wird. Hierdurch wird es möglich, die Belastung des Senders beliebig zu vergrößern, ohne daß die Anodenspannung sinkt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. ι zeigt schematisch eine Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 und 3 zeigen Schwingungsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise. .

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit mehreren abgestimmten Schwingungskreisen im Anodenkreis.

In der Schaltung gemäß . Fig. 1 ist ein

Schwingungserzeuger 1 mit der Frequenz —-

an den Gitterstromkreis einer Dreielektrodenröhre 2 angeschlossen, die eine negative Gittervorspannung von einer Batterie 3 erhält. Der Anodenstromkreis enthält einen auf eine höhere Harmonische der Grundschwingung abgestimmten Schwingungskreis, der in einer Induktanz L und einer Kapazität C besteht.

Der Anodenstromkreis ist durch eine in Reihe mit dem Schwingungserzeuger 1 liegende, mit der Induktanz induktiv verbundene Rückkopplungsspule 4 mit dem Gitterkreis gekoppelt. Vorzugsweise ist der Rückkopplungsgrad so gewählt, daß eine kompen-

sierende Spannung, die die Rückwirkung .-der Anodenspannung auf die Steuerspannung der Röhre im wesentlichen aufhebt, zum Gitter zurückgeführt wird. Die Charakteristik der Röhre bleibt dann bei beliebiger Belastung unverändert, d. h. die dynamische Charakteristik fällt mit der statischen zusammen und hat die Form eines Parabelastes, wie aus Fig. 2 hervorgeht, in welcher die Charakteristik der Röhre, d. h. die graphisch dargestellte Beziehung zwischen der Steuerspannung V_r und dem Anodenstrom i_a, dargestellt ist. Die Rückkopplung könnte auch etwas fester gewählt werden, als der erwähnten Kompensierung der Anodenrückwirkung entspricht, darf aber nicht so weit getrieben werden, daß man dem Eigenschwingungspunkt zu nahe kommt und dadurch Gefahr' läuft, daß die Röhre in Eigenschwingung versetzt wird.

Wie teils aus Fig. 2, in der die zugeführte Grundschwingung e_t durch die punktierte Sinuslinie veranschaulicht ist, und teils aus dem oberen, die gleiche Grundschwingung darstellenden Diagramm der Fig. 3 hervorgeht, ist die negative Gittervorspannung so gewählt, daß der konstante Teil V_T0 der resultierenden Steuerspannung kleiner ist als die Amplitude .E₁ der zugeführten Grund-Schwingung e_x, aber doch so groß, daß nur die Gipfel der positiven Halbwelle der Grundschwingung imstande sind, Anodenstrom hervorzurufen. Anodenstrom wird also nur während der Augenblicke fließen, in denen die Kurve der Grundschwingung e_x auf der positiven Seite in bezug auf die Ordinatenachse in Fig. 2 bzw. über der Nullinie in Fig. 3 liegt. Während jedes dieser kurzen Augenblicke entsteht also ein Stromstoß im Anodenstromkreis, der im mittleren Diagramm der Fig. 3 veranschaulicht ist. Diese Stromstöße im Anodenstromkreis folgen offenbar

mit einer Periode —— aufeinander. Die ω

Stromstöße sind, wie aus den beiden unteren Diagrammen der Fig. 3 hervorgeht, gleichphasig mit je einer positiven Halbwelle der Spannung einer durch die Stromstöße entstandenen höheren Harmonischen der Grund-Schwingung. Damit die Stromstöße eine möglichst große Schwingungsleistung ergeben, ist es offenbar erforderlich, daß sie nicht länger andauern als die Spannungshalbwelle der Oberschwingung. Hieraus folgt also, daß die über die Nullinie hinausragenden Spannungsgipfel im oberen Diagramm in Fig. 3 um so kürzer andauern müssen, je höher die Oberschwingung ist, die man erzeugen will, und auf welche der Schwingungskreis L, C abgestimmt ist.

In Fig. 3 ist mit ausgezogenen Linien die Entstehung der ersten Harmonischen C₂ der Grundschwingung C₁ veranschaulicht. Der negative Wert der Gittervorspannung ist so gewählt, daß jeder der im Anodenstromkreis

mit der Periode

aufeinanderfolgenden

Stromstöße i_a im wesentlichen die gleiche Dauer erhält wie die mit derselben. Phase entstehende positive Spannungshalbwelle der 7" erzeugten ersten Harmonischen e₂, auf welche z. B. der Schwingungskreis L, C abgestimmt ist. Mit anderen Worten, die Dauer eines jeden der Stromstöße 4 sollte im wesentlichen gleich der halben Schwingungszeit der betreffenden Oberschwingung sein. Im oberen Diagramm der Fig. 3 stellt V_T0 den konstanten Teil der resultierenden Steuerspannung dar, wenn die negative Gittervorspannung für die Herstellung der ersten Harmonischen am günstigsten e'inreguliert ist. Wählt man statt dessen die Gittervorspannung kleiner, so wird der veränderliche Teil der Steuerspannung bei unveränderter Amplitude E₁ jetzt nach der strichpunktierten Sinuskurve C₁' im oberen Diagramm der Fig. 3 verlaufen. Die über die Nullinie ragenden positiven Spannungsgipfel erhalten also eine größere Breite. Die Dauer der in diesem Falle im Anodenstromkreis entstehenden Stromstöße i_a' ist entsprechend größer und wird wesentlich größer als die halbe Schwingungszeit der gewünschten ersten Oberschwingung. Die Stromstöße i_a' decken also zum Teil auch die negativen Halbschwingungen der Oberschwingung und werden folglich während der Augenblicke der negativen Hälbperiode, die in dem unteren Diagramm der Fig. 3 durch schraffierte Flächen markiert sind, der Erzeugung der Oberschwingung entgegenwirken.

Will man nun mit größtmöglicher Leistung eine höhere Oberschwingung, z. B. die zweite Harmonische, erzeugen, so ist die absolute Größe der Gittervorspannung auf einen solchen Wert zu erhöhen, daß die über die Nulllinie ragenden Gipfel der Grundschwingung und die dabei entstehenden Stromstöße eine Dauer oder Breite erhalten, die der Dauer der positiven Spannungshalbwelle der entstehenden zweiten oder höheren Harmonischen entspricht, auf welche der Schwingungskreis L₃ C in diesem Falle abgestimmt ist.

Die Anordnung nach der Erfindung kann auch als Vielfachgenerator verwendet werden, indem zwei oder mehrere nach je einer höheren Harmonischen der Grundschwingung abgestimmte Schwingungskreise an den Anodenstromkreis angeschlossen werden. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform dieser Art, in welcher der Anodenstromkreis zwei

Schwingungskreise enthält, von denen der eine, L₁ C, z. B. auf die erste Harmonische — und der andere, L', C, z. B. auf die zweite |— abgestimmt sind. Der Gitterstromkreis

enthält zwei in Reihe geschaltete Rückkopplungsspulen 4, 4', die an je eine der Induktanzen L₁ L' induktiv angeschlossen sind.

Da bei der Anordnung nach der Erfindung keine Eigenschwingungen vorkommen und die Anordnung also nicht als Oscillator in gewöhnlichem Sinne arbeitet, erhält man die erzeugten Schwingungen als ganzzahlige Vielfache der zugeführten Grundschwingung.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Frequenzvervielfachung mit Hilfe von Elektronenröhren, deren Gitter eine so große Gittervorspannung besitzt, daß nur während eines Teiles jeder positiven Halbperiode der Grundfrequenz ein Spannungsstoß im Anodenstromkreis entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der auf diese Weise erzeugten Anodenspannung· auf den Gitterkreis zurückgekoppelt ist, um die Rückwirkung der Anodenkreisspannungsstöße auf die Gitterspannung im wesentlichen aufzuheben.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Gittervorspannung so gewählt ist,'daß die Dauer eines jeden der im Anodenstromkreis entstehenden Stromstöße im wesentliehen gleich der halben Schwingungszeit der gewünschten Oberschwingung ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungsgrad so gewählt ist, daß die Röhre noch nicht selbst erregt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen