DE523996C - Roehrensender-Schaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 12. MAI 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin )

Röhrensender-Schaltung Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. September 1925 ab

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Röhrensender, die für einen größeren Wellenbereich bestimmt sind und bei denen ein rascher Wellenwechsel erforderlich ist. Bei den bekannten Schaltungen nimmt man die Einstellung des Senders auf verschiedene Frequenzen derart vor, daß man zunächst die Eigenfrequenz des Schwingungskreises durch Veränderung der Selbstinduktion oder der

ίο Kapazität einstellt und dann die Ankopplung des Schwingungskreises an den Anodenkreis der Röhre verändert. Die im Resonanzfall reelle Eingangsimpedanz R_a eines Schwingungskreises hat, wenn L die Induktivität, C die Kapazität und R der Ohmsche Widerstand des Schwingungskreises ist, den Wert

^{Ra =} ~C~R

Die Eigenkreisfrequenz
kreises ist dabei:

des Schwingungs-

^w - LC

Infolge dieser Bezeichnung führt eine Änderung von L oder C zwecks Einstellung von ω gleichzeitig zu einer Änderung von R_a. Um das einwandfreie Arbeiten des Röhrensenders innerhalb des großen Wellenbereichs zu erzielen, ist es jedoch notwendig, daß die Eingangsimpedanz des Schwingungskreises bei allen Frequenzen einen durch die Röhrendaten bestimmten Wert hat. Bei den bekannten Röhrensenderschaltungen ist es daher erforderlich, beim Wellenwechsel auch die Ankopplung des Schwingungskreises an den Anodenkreis der Röhre zu ändern. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit hat man bereits vorgeschlagen, beim Wellenwechsel L und C derart zu ändern, daß ihr Quotient konstant bleibt. Auch dieses ist bei Anordnungen, bei denen ein rascher Wellenwechsel erforderlich ist, unzweckmäßig, da die gleichzeitige Veränderung von L und C in dem angeführten Sinne sich praktisch schwierig gestaltet.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe eine Röhrensenderschaltung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Anodenschluß an einem konstanten Teil der möglichst fest verketteten Schwingungskreisspule liegt und die Änderung der Wellenlänge des Senders nur durch Änderung der Gesamtinduktivität des Schwingungskreises erfolgt.

Das Wesen der Erfindung sei im einzelnen dem in Abb. 1 im Prinzip dargestellten

in

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

DipL-Ιημ·. Waldemar Brückel in Berlin.

Ausführungsbeispiel erläutert. In der Abb. ι ist es eine Elektrodenröhre, an deren Gitter von einem Steuersender eine Spannung V gelangt. Der Schwingungskreis der Röhre besteht aus der Gesamtinduktivität L₁, der Kapazität C₁ und dem Widerstand R₁. Die Anzapfungen I und II der Induktivität L₁ sind an die Anode bzw. Kathode der Röhre JT angeschlossen. Die Anzapfung I ist dabei über

ίο den zur Blockierung der Gleichspannung dienenden BlockkondensatorJC an die Anode geführt, der über die Drossel D Gleichspannung zugeführt wird. Die Einstellung des Schwingungskreises erfolgt durch Veränderung des Anzapfpunktes III an der Induktivität L₁. Bei der SpUIeL₁ ist vorausgesetzt, daß ihre Induktivität praktisch mit dem Quadrat der W zunimmt, also

p
Windungszahl

L₁ = n\ · I

wenn / die Induktivität einer Windung ist.

Mit dieser Bedingung ergibt sich, wenn die Stromverzweigung des Stromes / im Punkte I in die Teilströme /_o und T_b in den einzelnen Induktivitäten L_a und L₆ sowie die gegenseitige Induktion L_ab der beiden letzteren beachtet wird,

^a = rs-,--

und mit der Resonanzbedingung

2 - ^l

^<0 ~~~ L₁C₁ ergibt sich

j, _ (La + LJ² L₁

oder mit der Bedingung

L_a-.-<nr_a'l\

ergibt sich

C₁'

Die für die Eigenfrequenz des Kreises maßgebende Induktivität L₁ fällt also aus der Gleichung R₁₁ heraus, so daß allein durch Wahl von L₁ die Eigenfrequenz des Kreises ohne Änderung seiner Eingangsimpedanz eingestellt werden kann. Dies wurde unter der Voraussetzung abgeleitet, daß als Selbstinduktivität für den Schwingungskreis eine Spule verwendet wird, die der Bedingung· genügt

Dieses bedeutet physikalisch, daß Spulen zu verwenden sind, bei denen die gegenseitige Verkettung der Windungen eine möglichst vollkommene ist.

Die bisher üblicherweise für Senderschaltungen benutzten Spulen sind unter dem Gesichtspunkt gewählt, die dielektrischen Verluste möglichst gering zu halten. Da zu diesem Zweck zwischen den einzelnen Windungen der Spulen meist erhebliche Zwischenräume vorgesehen sind, weisen solche Spulen eine verhältnismäßig große Streuung auf. Auf Grund der dargelegten Erkenntnisse werden nun in bewußter Abkehr von den bisher befolgten Grundsätzen möglichst fest verkettete Schwingungskreisspulen gewählt. Hierdurch ist es möglich, den Sender auf verschiedener Wellenlänge zu betreiben, indem nur die Gesamtinduktivität des Schwingungskreises geändert wird.

Bei größerem Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Spulen geht die zunächst quadratische Funktion für L allmählich in eine lineare über. Um auch bei solchen Spulen die zugrunde gelegten Bedingungen nicht zu verletzen, ist es alsdann vorteilhaft, die Spulen mit einem Eisenkern zu versehen, durch dessen größere Permeabilität die gegenseitige Verkettung wiederum vergrößert wird. Hierbei ist natürlich auf möglichste magnetische Stabilität des Eisens und, insbesondere bei höheren Periodenzahlen, auf eine wirksame Unterdrückung der Wirbelstromverluste zu achten.

Die angegebene Änderung läßt sich auch mit Vorteil bei rückgekoppelten Röhrensendem anwenden. Bei einem solchen bestehen gemäß der von H. G. M ö 11 e r aufgestellten Theorie für das Maximum der von der Röhre gelieferten Energie die beiden Bedingungen, daß der Eingangswiderstand R_a des Schwingungskreises dem Grenzwiderstand R_gr der Röhre gleichen und das Verhältnis Gitterspannung zu Anodenstrom einen bestimmten konstanten Wert aufweisen muß. Das letztere Verhältnis wird meist mit cotg a be- 10g zeichnet, worin α die Neigung der Rückkopplungsgeraden ist.

Die vorstehenden Bedingungen für die maximale Energieabgabe sind von der Eigenfrequenz des an die Röhre angeschlossenen Schwingungskreises an sich unabhängig. Wird jedoch die Eigenfrequenz des Schwingungskreises geändert, so ergibt sich im allgemeinen eine Änderung sowohl der Eingangsimpedanz als auch der Neigung der Rückkoppluiigsgeraden, wodurch die Bedingungen für die Maximalleistung verlassen werden.

Gemäß der Erfindung kann nun auch finden Fall des rückgekoppelten Senders die Änderung der Eigenfrequenz ohne Änderung der Betriebsbedingungen vorgenommen werden, wie in Abb. 2 erläutert wird.

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Die Schaltung nach Abb. 2 unterscheidet sich von derjenigen von Abb. 1 nur dadurch, daß für die Rückkopplung eine weitere Anzapfung IV vorgesehen ist. Die Anschlüsse des Kreises an die Röhre sind durch die Buchstaben A — Anode, K. = Kathode und O = Gitter kenntlich gemacht.

Unter den gleichen Voraussetzungen bezüglich der Spule L₁ wie bei Abb. 1 ergibt sich

Ra = '

γ 2

C₁R₁

Eg=Ja--f-nl

C₁R₁

Err I

-f- = COtga = % · M₁₁ - -γτ=-

Die beiden Größen R_a und cotg α sind also wiederum von der Gesamtinduktivität unabhängig und können für sich den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. Es bleibt also die Schwingungsamplitude konstant, wenn zwecks Änderung der Eigenfrequenz die Gesamtinduktivität L₁ bei sonst unveränderten Verhältnissen geändert wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung der Frequenz gewinnt in dem Falle noch besondere Bedeutung, wenn der beschriebene rückgekoppelte Röhrensender etwa als Steuersender für ein fremderregtes Röhrenaggregat Verwendung finden soll.

Hierbei wird nicht allein gefordert, daß der Steuersender selbst unter günstigen Bedingungen arbeitet, sondern es muß auch die Größe der im Gitterkreis des fremdgesteuerten Senders erzeugten EMK bei Änderung der Frequenz konstant bleiben.

Wie Berechnung und Versuch zeigen, werden beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt, wenn man der Induktivität L₁ etwa eine fest eingestellte Induktivität L₂ koppelt. Die EMK, welche in L₂ induziert wird, ergibt sich dann zu:

rf Ti/ T

Da nach obigem die Schwingungsamplitude J₁ = const und

L₁₂ — M₁ · M₂ · I
außerdem

L₁ = M? · I

ist, ergibt sich mit der Resonanzbedingung

YL₁C₁ γηΐ-l- C₁

I I

= = — . const l.C. n.

Eg = const/ · — · const · M₁ · M₂.

M₁

oder
E₉ = const · μ».

In diesem Ausdruck für E₂ ist in der Tat jeder Faktor unter den gemachten Voraussetzungen eine Konstante, und die Größe dieser kann durch Wahl von M₂, d. h. der Windungszahl der Sekundärwicklung, passend eingestellt werden.

Das auseinandergesetzte Verfahren ist außer bei Sendern auch bei Empfängern wie überhaupt in allen Fällen anwendbar, in denen Schwingungskreise unter Aufrechterhaltung ihrer Anpassung an gegebenen Schaltungen auf verschiedene Eigenfrequenzen abzustimmen sind.

Falls eine stetige Änderung der Eigenfrequenz gefordert wird, kann auch so verfahren werden, daß statt einer stetigen Änderung der Induktivität dieselbe stufenweise eingestellt wird und die Feineinstellung der Frequenz durch geringe Änderung der Kapazität erfolgt. Wesentlich ist jedoch hierbei, daß die hauptsächliche Änderung durch die Induktivität erfolgt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Röhrensender-Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenanschluß an einem konstanten Teil der möglichst fest verketteten Schwingungskreisspule liegt und die Änderung der Wellenlänge des Senders nur durch Änderung der Ge- ioo samtinduktivität des Schwingungskreises erfolgt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, daduixh gekennzeichnet, daß bei rückgekoppeltem Sender das Gitter der Röhre gleichfalls an einem konstanten Teil der Schwingungskreisspule liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei fremdgesteuerten Sendern der Gitterkreis des gesteuerten Senders mit der Schwingungskreisspule des Steuersenders durch eine konstante Kopplung verbunden ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungskreisspule einen Eisenkern besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen