DE970675C - Mitgezogener Generator - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. OKTOBER 1958

S 74.69 VIII aj2i aß-

Mitgezogener Generator

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingungserzeuger, dessen Frequenz von einer Fremdfrequenz gesteuert wird. Es ist bekannt, daß Generatoren, die in einer bestimmten. Eigenf requenz schwingen, sich in einem bestimmten Frequenzbeireich, der durch die Schaltelemente des Generators sowie die Größe der Spannung und des inneren Widerstandes der Fremdfrequenz gegeben ist, mitziehen lassen, d. h. der mitgezogene Generator nimmt im Mitziehbereich die Frequenz des mitziehenden Fremdgenerators an. Bei einem Schwingungserzeuger mit Elektronenröhren ist es im allgemeinen zweckmäßig, die steuernde Fremdfrequenz an das Gitter des Rohres zu legen, um dadurch eine möglichst große Beeinflussung des Schwingungserzeugers und somit einen großen Mitziehbereich zu erreichen. Weiterhin ist es zweckmäßig, um den Mitziehbereich unter sonst gleichen Voraussetzungen möglichst; groß zu halten, den Kondensator des frequenzbestimmenden Schwingungskreises möglichst klein zu wählen. Der Mitziehbereich kann weiterhin auch dadurch vergrößert werden, daß der frequenzbestimmende Schwingungskreis des Schwingungserzeugers eine große Dämpfung erhält. In vielen Fällen ist jedoch eine große Dämpfung des Schwingungskreises unerwünscht, z. B. dann, wenn damit zu rechnen ist, daß die steuernde Fremdfrequenz ausfallen kann und dann der mitgezogene Generator als selbsterregter Generator eine sehr geringe Frequenz-

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konstanz besitzt. In vielen Fällen, ist es erwünscht, daß ein mitgezogener Generator, solange er durch eine Fremdfrequenz mitgezogen wird, einen möglichst großen Mitziehbareich besitzt, daß jedoch, beim Ausfallen des Steuergenerators noch eine genügende Frequenzstabilität vorhanden ist. So kommt es z. B. in Trägerfrequenzanlagen häufig vor, daß eine Reihe von Generatoren durch eine konstante Grundfrequenz gesteuert wird, wobei ίο jedoch damit zu rechnen ist, daß die steuernde Frequenz kurzzeitig aussetzen kann. In diesen Fällen, ist es wichtig, daß die einzelnen nunmehr selbständig schwingenden Generatoren möglichst frequenzkonstant weitarschwingen, bis die Steuerfrequenz wieder auftritt.

Man wird daher bemüht sein, die frequenzbestimmenden, Elemente das Schwingkreises des mitgezogenen Generators möglichst dämpfungsfrei auszuführen. Es hat sich hierbei jedoch folgender Nachteil herausgestellt: Je mehr der mitgezogene Generator in seiner Eigenfrequenz verstimmt wird-, um so kleiner wird die wirksame Gitterspannung. Macht man nun die Amplitude der gesteuerten Frequenz größer, um hierdurch den Mitziehbereich zu vergrößern, so· nimmt in dem Falle dar Übereinstimmung der Steuerfrequienz mit der Eigenfrequenz des Generators die wirksame Gitterspannung einen sehr hohen Wert an. Es kann hierbei dar Fall eintreten, daß dann· das Gitter des mitgezogenen! Generators übersteuert wird, und diese Übersteuerung kann unerwünschte Folgen haben.

Bei dem mitgezogenen Generator nach der Erfindung wird eine Übersteuerung des Generators vermieden, ohne daß eine Amplitudenbegrenzung der selbsterregten Schwingung vorgenommen werden muß. Zur Verbreiterung des Mitnahmebereiches eines Röhrengenerators mit Rückkopplung, bei dem am das Gitter der Schwingröhre eine Steuerfrequenz angelegt wird, wird gemäß der Erfindung dem Gitter dar Schwingröhre eine vom Anodenschwingkreis abgeleitete Spannung derart zugeführt, daß die Amplitude dar S teuer frequenz am kleinsten ist, wenn die Eigenfrequenz des ■ Röhrengenerators in der Nähe der Steuerfrequenz liegt, und größer wird, wenn die Eigenfrequenz von deir S teuer frequenz abweicht.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. 1 ist ein rückgekoppelter Generator dargestellt, welcher durch Anlegen einer Steuerfrequenz an, die Klemmen 1 und 2 mitgezogen werden kann. Im Gitterkreis der Schwingröhre 3 liegen frequenzbestimmende Elemente, bestehend aus einem Kondensator 4 und einer Selbstinduktion 5. Die Rückkopplung vom Anoden zum Gitterkreis erfolgt über einen Übertrager 6. Im Gitterkreis ist ein weiterer Übertrager 7 angeordnet, an dessen Primärseite die Frandfrequenz angelegt wird.

An, Hand der in Fig.. 2 dargestellten Vektordiagramme läßt sich die Größe der wirksamen Gitterspannung U_g für verschiedene Fälle leicht erkennen. Der Spannungsvektor der zugeführten Fremdspannung· ist hierbei mit U_m und der Spannungsvektor der Rückkopplungsspannung mit U_T bezeichnet. Im allgemeinen bewirkt das Zufügen einer mitziehenden Fremdspannung eine Erhöhung der wirksamen Gitterspannung· U_g, die dann am größten ist, wenn die Eigenfrequenz des Generators und die mitziehende Frequenz denselben Wert haben. Dieser Fall ist in dem oberen, Diagramm von Fig. 2 dargestellt.

Je mehr der mitgezogene Generator in, seiner Eigenfrequenz verstimmt wird,, um so kleiner wird die wirksame Gittervorspannung U_g, da sich der Vektor dar rückgekoppelten Spannung U₁. und der mitziehenden Spannung U_m in, der im mittleren und unteren, Diagramm von Fig. 2 dargestellten Weise gegeneinander verschieben. In dem zuletzt dargestellten! Fall ist der mitgezogene Generator noch weiter verstimmt. Im Grenzfalle steht U_m senkrecht auf U_g. Beim weiteren Verstimmen des Generators fällt er außer Tritt. Am Gitter sind also zwei Wechselspannungen verschiedener Frequenzen wirksam, die sich ständig gegeneinander in ihrer Phase verschieben,. Bei Übereinstimmung der Eigenfrequenz des Generators mit der mitziehenden Frequenz ist somit der Vektor U_g ganz besonders groß und-kann daher eine unerwünschte oder unzulässige Übersteuerung des mitgezogenen Generators hervorrufen,.

Nach der Erfindung wird nun die Amplitude der dem Schwingungserzeuger zugeführten Steuerfrequenz derart verändert, daß sie ihren kleinsten Wert besitzt, wenn dia Eigenfrequenz des Generators in der Nähe derSollfrequenz liegt, und größer wird, wenn die Generatorfrequenz von der Sollfrequenz abweicht. Zur Beeinflussung der Amplitude der dem Schwingungserzeuger zugeführten Steuerfrequenz kann eine vom, Ausgang des Schwingungserzeugers abgezweigte Spannung dienen. Hierbei kann eine an sich bekannte Gegenkopplungsschaltung Verwendung finden. In einfacher Weise kann hierbei, wie in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie dargestellt, von der Ausgangsklemme 8 über einen Widerstand 10 eine Verbindung mit der Eingangsklemme 1 bewerkstelligt werden.

In, Fig. 3 sind Vektordiagramme für verschiedene Fälle dargestallt, wobei nunmehr auf den Mitzieheingang des mitgezogenen Generators vom Ausgang des mitgezogenen Generators eine Spannung· U_k gegengekoppelt ist. Bei Übereinstimmung der Eigenfrequenz des mitgezogenen Generators mit der mitziehenden Frequenz entspricht die Vektorenlage dem in Fig. 3, oben, dargestellten Fall. Der Vektor U_k ist also zusätzlich gegengekoppelt. Somit ist die am Mitzieheingang auftretende Spannung kleiner als U_m und hat die Größe U_w. Sobald der mitgezogene Generator verstimmt wird,, treten die in Fig. 3 in der Mitte und unten dargestellten Fälle ein. Die am Mitzieheingang auftretende resultierende Spannung U_w wird, hierbei größer. Der in Fig. 3, unten, dargestellte Fall bedeutet den Grenzfall, bei dessen Überschreiten der mitgezogene Generator außer

Tritt fällt. Eine Verringerung des Mitziehbereichs tritt durch die gegengekoppelte Spannung U_k nicht ein.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten mitgezogenen Generator erfolgt die Gegenkopplung über einen Vierpol 11. Im, Mitzieheingang¹ ist hierbei ein Meßinstrument 12 angeordnet, mit dem, sich die Spannung U_w messen, läßt. Die Größe der am Mitzieheingang auftretenden resultierenden Spannung kann als Maß für die Abweichung der Eigenfrequenz des mitgezogenen Generators von der Mitziehfrequenz angesehen werden. Im Falle der Übereinstimmung der Fremdfrequenz mit der Eigenfrequenz des Generators ist die Spannung U_w am geringsten und somit der Ausschlag an dem Meßinstrument 12 am geringsten. Sind nun die frequenzbestimmenden Elemente des mitgezogenen Generators veränderbar, z. B. durch Verwendung eines veränderlichen. Kondensators 13 im Gitterkreis, so ist es leicht möglich, die Frequenz des Generators während des Betriebes leicht zu verändern. Um die Eigenfrequenz dies Generators mit der Steuerfrequenz in Übereinstimmung zu bringen, kann hierbei der veränderliche Kondensator 13 so lange verstellt werden, bis das Meßinstrument 23 den Mindestausschlag zeigt. In diesem Falle stimmen die Frequenzen miteinander überein, Es bedeutet hierbei einen wesentlichen Vorteil des mitgezogenen Generators gegenüber den üblichen mitgezogenen Generatoren, daß hierbei eine ständige Kontrolle der Abweichung der Eigenfrequenz des Generators von der Steiuerfrequenz während des Betriebes erfolgen kann, ohne daß eine Abtrennung des Mitziehgenerators von dter Steuer- frequenz nötig ist.

Um eine Rückwirkung der Rückkopplungsspannung auf die Amplitude der Steuerfrequenz zu verhindern, können zwischen dem Gitter der Röhre und dem Mitzieheingang Schaltelemente vorgesehen, sein, welche bewirken, daß die vom Gitter der Röhre nach dem Mitzieheingang gelieferte Spannung klein gegenüber der am Mitzieheingang aufgedrückten Fremdspannung ist, die am Mitzieheingang aufgedrückte mitziehende Freindspannung hingegen in möglichst unverminderter Größe auf das Gitter der Röhre wirkt. Dies kann. z. B. dadurch erreicht werden, daß eine Röhre zwischen Gittereingang und dem Schwingungserzeuger angeordnet wird. In vielen Fällen: genügt es aber auch, wenn zwischen Gitter der Röhre und dem Mitzieheingang ein gegenüber dem inneren Widerstände der Mitziehspannungsquelle großer Widerstand geschaltet ist.

Durch den im Gittereingang angebrachten Spannungsmesser kann jederzeit die Abweichung der Eigenfrequenz des Generators von der Steuerfrequenz beobachtet werden. Es ist ohne weiteres möglich, an Stelle eineis Meßinstrumentes auch andere Einrichtungen, anzubringen, mit denen selbständig eineFrequenznacihstelilung der f requenzbestimmenden Glieder, z. B. des Drehkondensators 13, l>ewirkt wird. So können z. B. Relais oder andere auf Spannungsänderungen ansprechende

Vorrichtungen zur Verwendung kommen, so daß die Eigenfrequenz des Generators dauernd mit der Steuerfrequenz in Übereinstimmung gebracht werden kann. Setzt nun die Steuarfrequenz aus, so bleibt die letzte Frequenzeinstellung bestehen, und der Generator schwingt nun mit verminderter Genauigkeit weiter.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Verbreiterung des Mitnahmebereichesi eines Röhrengenerators mit Rückkopplung, bei dem an das Gitter der Schwingröhre eine Steuerfrequenz angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gitter der Schwingröhre eine vom Anodenschwingkreis abgeleitete Spannung derart zugeführt wird, daß die Amplitude der Steuerfrequenz am kleinsten ist, wenn, die Eigenfrequenz des Röhrengenerators in der Nähe der Steuierfrequenz liegt, und größer wird, wenn die Eigenfrequenz von der Steuerfrequenz abweicht.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beeinflussung der Amplitude der dem Schwingungserzeuger zugeführten Steuerfrequenz dienende Wechselspannung gegenüber der zugeführten Steuerfrequenzspannung im wesentlichen um i8o° phasenverschoben ist, wenn die Eigenfrequenz mit der Steuerfrequenz übereinstimmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang des Schwingungserzeugers, dem die Steuerfrequenzspannung zugeführt wird, und demSchwingungsarzeuger selbst Schaltelemente vorgesehen sind;, die bewirken, daß die vom Schwingungserzeuger nach dem Eingang gelieferte Spannung klein wird gegenüber der am Eingang aufgedrückten. Fremdspannung, die am Eingang aufgedrückte steuernde Fremdspannung hingegen in möglichst unverminderter Größe auf den Schwingungserzeuger wirkt.

4. Anordnung nach Anspruch, 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingang des Schwingungserzeugers und den Schwingungserzeuger selbst ein gegenüber dem inneren Widerstand der S teuerspannungsquelle großer Widerstand geschaltet ist.

5. Anordnung nach, Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung der Eigenfrequenz des Generators von der Steuerfrequenz durch Messung der Amplitude der dem Schwingungserzeuger zugeführten Steuerfrequenz festgestellt wird.

6. Anordnung nach Anspruch, 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfrequenzamplitude dazu benutzt wird, über auf Spannungsänderungen, ansprechende Vorrichtungen die Eigenfrequenz des Generators in Übereinstimmung mit der Steuerfrequenz zu bringen.

7. Schwingungserzeuger nach, Anspruch. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingang des Schwingungserzeugers Steuerorgane angebracht sind, die unmittelbar oder über Zwischen-

glieder eine Änderung der frequenzbestimmenden Glieder des Schwingungserzeugers derart bewirken, daß. die Eigenfrequenz des Schwingungserzeugers in Übereinstimmung mit der Steuerfrequenz gebracht wird. In, Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschrift Nr. 820 138; Zeitschrift Telefunkenröhre, 1937, Dezember, Heft 11, S. 213 bis 229.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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