DE976327C - Hochfrequenter Schwingungserzeuger - Google Patents

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.

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.

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.

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.

Der Resonanzkreis LC der Ultra-Audion-Schaltung nach Fig. ι a liegt zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre Rö. An das Klemmen-

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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.

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.

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.

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.

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.

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.

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-

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.

Die entnehmbare Hochfrequenz läßt sich dann in sehr einfacher Weise direkt an der Anode der Scheibenröhre kapazitiv auskoppeln.

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.

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 A

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hochfrequenter Schwingungserzeuger mit Scheibentriode in kapazitiver Dreipunktschaltung unter Verwendung eines zwischen Gitter und Anode liegenden, frequenzbestimmenden, mittels Drehkondensator durchstimmbaren Schwingkreises aus konzentrierten Schaltelementen, von denen die Induktivität vorzugsweise austauschbar ist, und einer zusätzlichen, die Rückkopplung erhöhenden Kapazität zwisehen Anode und Kathode, welche induktionsarm angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Röhre und Schwingkreiselemente in einem gemeinsamen Abschirmgehäuse untergebracht sind, daß der Abstimmkondensator 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 ge-

   hörige Stator näher zu dem auf Kathodenpotential liegenden Abschirmgehäuse angeordnet ist, als der dem Gitter zugehörende andere Stator, und daß die Streukapazitäten der Statoren gegenüber dem Gehäuse so gewählt sind, daß sie die zugehörigen Röhrenkapazitäten (C^/o C₀^) auf das zur Schwingungserzeugung erforderliche Maß erhöhen.
2. 2. Schwingungserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren in Form von gelochten Scheiben ausgebildet und auf die Röhrenelektroden aufschiebbar oder aufsteckbar sind.
3. 3. Schwingungserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor als Kreissegment ausgebildet und auf einer Keramikachse befestigt ist, die durch das Abschirmgehäuse hindurchgeführt und dort gehaltert ist.
4. 4. Schwingungserzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Energieauskopplung vorgesehene Koaxialleitung der Röhrenanode direkt gegenüber im Abschirmgehäuse in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 672 242, 693 362; britische Patentschrift Nr. 436419;
   Zeitschrift für Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, 1934, S. 12 bis 15;

   Proceedings of the IRE, Juli 1945, S. 436.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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