Einrichtung zum Erzeugen von Nochfrequenzströmen. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von Strömen hoher Frequenz und grosser Energie. In einer älteren Anmel dung wurde eine Sendeeinrichtung mit Sta bilisierung der Frequenz beschrieben, das zur Hauptsache aus einem Generator, einem die Frequenz bestimmenden .Stromkreis und einem zweiten, zum Stabilisieren der Fre quenz dienenden Stromkreis besteht. Letz terer wurde von einer zweckmässig geraden Doppelleitung mit gleichmässig verteilter Kapazität und Selbstinduktion gebildet und war eine grosse Anzahl von Wellenlängen lang. Die stabilisierende Wirkung beruht hierbei auf dem Entstehen von stehenden Wellen.
Die Erfindung betrifft eine ähnliche Einrichtung, die besonders für kurze Wellen gut geeignet ist.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung weist zwei in Gegentakt geschaltete Ent ladungsröhren mit je einer Anode, einem Gitter und einer Kathode auf, wobei zwi schen den zwei Anoden ein aus Selbstinduk- tion und Kapazität bestehender .Stromkreis eingeschaltet ist, der annähernd auf die ge wünschte Frequenz abgestimmt ist.
Sie weist ferner eine Leitung auf, die zur Stabilisie rung der Frequenz dient und die aus einem U-förmigen Rohre besteht, das eine Gesamt länge von ein oder mehreren Halbwellenlän gen der gewünschten Schwingung hat und dessen Mitte mit der Kathode der Röhren verbunden ist, wobei Verbindungen zwischen symmetrisch gegenüber der Mitte liegenden Punkten des Rohres -und den Gittern ange bracht sind.
Zweckmässig wird die Stabilisierungsan lage mit zwei gleichachsigen Röhren ausge stattet, von denen die äussere geerdet ist, und bei denen das Verhältnis der Durchmesser einen bestimmten Wert hat.
Im folgenden werden Ausführungsbei spiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Fig. la und 1b sind eine Draufsicht bezw. eine Seitenansicht eines ersten Aus führungsbeispiels; Fig. 2 zeigt die Schaltanordnung der Einrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung; Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum Ein stellen der wirksamen Länge der langen Lei tung.
In Fig. Ja und 1b bezeichnet 1V10 einen auf dem Endverstärker PA. angeordneten Gegentaktoszillator. Von dem Endverstärker führt eine Leitung<I>TL zu</I> der nicht darge stellten Antenne. Die Einrichtung ist mit einer Stabilisationsvorrichtung LLFC ver sehen, die aus einer langen Leitung besteht.
Die lange Leitung hat die Form einer U- förmigen Röhre mit zwei geraden Schenkeln 2, 4 und einem gebogenen Teil 7. Die Schen kel 2, 4 befinden sich in Röhren 6 und B. Die lange Leitung 2, 4, 7 kann ganz aus Kupfer, aber auch aus Isoliermaterial hergestellt sein, das mit einer Metallschicht überzogen ist. Ferner sind ausziehbare Stücke 10, 12 vorge sehen, die zum Einstellen auf die richtige Frequenz dienen.
An den Enden der auszieh baren Stücke sind Platten 18, 20 angeordnet, die demselben Zweck ,dienen. Die beschrie benen Teile sind derart bemessen, dass' die durch Temperaturschwankungen verursachte Längenveränderung der Röhre durch eine Veränderung der Kapazität der Platten 18 und 20 gegen Erde ausgeglichen wird. Da, die offenen Enden der Leitung hohe Span nungen haben können, wird zweckmässig ein Abdeckkasten 36 vorgesehen. Die Röhren 6, 8 können mit schwingungsdämpfendem Ma terial ausgefüllt werden.
Sie sind gegenseitig und mit der Erde durch Leiter 9 bezw. 82, 80, 84, 86 (Fig. 2) verbunden. Der Endver stärker PA ist ebenso in einer Metallröhre 22 angeordnet und auf einer schwingungs dämpfenden Platte 30 (Fig. 16) angebracht.
Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält der Generator zwei in Gegentakt geschaltete, zweckmässig wassergekühlte Röhren 38, 40, die mit je einer Anode 42, einem Gitter 44 und einer Kathode 46 versehen sind. Zwi- sehen den Anoden ist ein abgestimmter Stromkreis 48 eingeschaltet, der aus einer Selbstinduktion 50 und einer Kapazität 52 besteht. Der Stromkreis 48 bestimmt an nähernd die Frequenz. Die Frequenz wird durch die lange Leitung stabilisiert. Die Mitte 74 der letzteren ist mit den Kathoden der Röhren verbunden und symmetrisch auf den Schenkeln liegende Punkte 76, 78 sind mit den Gittern verbunden.
Die Wirkungs weise der Leitung darf als bekannt voraus gesetzt werden. Die Glühdrähte werden von Transformatoren 5,8 und 160 gespeist. Der Anodenstrom wird über die Leiter 62, 64 dem Generator und dem Verstärker zuge führt und von einem Gleichrichter 66 ge liefert.
Die zwischen den Gittern und den Ano den kreuzweise eingeschalteten Kondensa toren -68 und 70 werden derart bemessen, dass zum Erzeugen von Schwingungen eine genügende Rückkopplung vorhanden ist.
Es ist möglich, die Kondensatoren 68 und 70 derart einzustellen, dass die Rück kopplung null ist. Zur Erzeugung von Schwingungen kann. nun auf zwei verschie dene Weisen eine genügende Rückkopplung erhalten werden, nämlich indem man die Ka p azi ität der Kondensatoren entweder grösser oder kleiner macht. Macht man die Kapazi tät kleiner, so wird die Gitterspannung der Anodenspannung nacheilen, während bei Vergrösserung der Kapazität die Gitterspan- nung voreilen wird.
Die grösste Nutzwirkung wird erhalten, wenn der Anodenstrom genau die gleiche Phase hat, wie die Anodenspan nung. Weil der Anodenstrom infolge der Laufzeit der Elektronen der Gitterspannung in Phase nacheilt, wird durch eine Ver grösserung der erwähnten Kapazität eine grosse Nutzwirkung erhalten.
Die Länge der langen Leitung kann auch gleich mehreren Wellenlängen gewählt wer den. Für die praktischen Zwecke genügt je doch eine Länge von einer Halbwellenlänge.
Zweckmässig werden die Durchmesser der Abschirmrohre 6 und 8 und der Leitung 2, 4, 7 auf eine bestimmte Weise .gewählt. Das Verhältnis der Durchmesser liegt zweck mässig zwischen 2,5 und 5 und ist vorzugs weise gleich oder nahezu gleich 3,6. Im letz teren Falle können normalisierte Röhren ver wendet werden und wird der Vorteil er reicht, dass der Belastungsfaktor, das heisst der Verlustwiderstand dividiert durch die Reaktanz, ein Minimum ist. Dies ist von Bedeutung, da bei einem kleinen Belastungs faktor auch die Verluste in der Leitung klein sind.
Für die charakteristische Impe danz der Leitung ist in diesem Fall, unab hängig von dem absoluten Wert der Durch messer, ein Wert von 78 Ohm gefunden worden.
Zur Erreichung eines Mindestspannungs- gradienten bei einer gegebenen Spannung zwischen der innern und der äussern Röhre muss, wie festgestellt wurde, das Verhältnis der Durchmesser gleich 2,7 sein.
Der Gradient ist die Änderung des elek trischen Feldes pro Längeneinheit. Der Gra dient bestimmt die Durchschlagsgefahr des Dielektrikums zwischen der Leitung und dem Abschirmrohr und soll daher möglichst einen Mindestwert aufweisen. Dieser Min destwert ändert sich mit dem Verhältnis der Durchmesser, je nachdem man bei der Be rechnung von konstanter Spannung oder von konstanter Energie ausgeht.
Zur Erreichung eines Mindestspannungs- gradienten für eine gegebene Menge umlau fender Energie zwischen dem Innen- und Aussenleiter muss das Verhältnis der Durch messer gleich 1,65 sein. Für den Mindest- materialaufwand muss das Verhältnis gleich 4,68 sein.
Der U-förmige Leiter wird zweckmässig in einem Thermostaten angeordnet. Ge- wünschtenfalls kann in dem innern. Rohr strömendes Wasser oder Luft umlaufen.
Zwecks Modulierung des Hochfrequenz stromes kann eine Modulationsspannung in den Anoden- oder Gitterkreis der Röhren eingeführt werden. Wie in Fig. 2 darge stellt, wird den Gittern der Röhren in der Weise eine negative Vorspannung gegeben, dass man einen gleichgerichteten Strom über einen Widerstand 88 führt. Es ist ein Taster 90 vorhanden, bei dessen Nieder drücken eine negative Spannung an die Git ter 94 der Röhren 96 angelegt wird. Die Gleichrichter 98, 100 sind in diesem Fall stromlos und es wird den Gittern der Röh ren 88-J40 keine negative Spannung zuge führt.
Beim Niederdrücken des Tasters wer den die Röhren 38, 40 unwirksam. Die Röh ren 96 und die Gleichrichter 98 und 100 sind an das Wechselstromnetz 102 angeschlossen. Die Wirkungsweise der iSigna-Igabevorrich- tung ist ferner aus der Figur ohne weiteres ersichtlich.
Damit die Eigenfrequenz des Systems eingestellt werden kann, ist eine rechtwink- lige Grundplatte 112 vorhanden, die mittels eines Motors 114 und eines Schneckengetrie bes auf- und abbewegt werden kann. Auf diese Weise kann die Kapazität zwischen den Enden der Leitung und der Erde wahl weise vergrössert oder verkleinert werden. Der Motor 114 kann in beiden Richtungen laufen. Er kann auf Entfernung bedient werden und wird mittels eines Relais 116 eingeschaltet. Dies ermöglicht es, die Fre quenz des Systems innerhalb gewisser Gren zen sehr genau einzustellen.
In Fig. 5 ist eine andere Ausführungs form zur Abstimmung der langen Leitung dargestellt, bei der der Motor die zylindri schen Platten 200 verschiebt, die eine ge wisse Kapazität gegenüber den innern Röh ren haben. Es können isolierende Führungen 210 für die Elemente 200 vorgesehen sein.
Das vollständige System, bei dem die Ein stellvorrichtung nach Fig. 5 benutzt ist, ist in Fig. 3 dargestellt, die sich auf einen Ultrakurzwellengenerator bezieht. Die Röh ren 38 und 40 sind von der wassergekühlten Art und mit Mänteln 212, 214 versehen. Mit den Kühlmänteln sind Metallplatten 216, 218 verbunden. Diesen Platten gegenüber sind nachstellbare geerdete Platten 226 an geordnet, mittels deren der Anodenkreis ab gestimmt werden kann. Die Abstimmung er folgt mittels eines Knopfes 220 über ein Schneekengetriebe 224.
Die Selbstinduktion des Anodenkreises wird von gewundenen Röhren 232 und 2.34 gebildet, durch die das Kühlmittel geführt wird. Für sehr hohe Fre quenzen können diese Röhren gerade sein. Der Anodenstrom wird über die mit der Mitte der erwähnten Selbstinduktion verbun dene Leitung 242 zugeführt. Damit die Selbstinduktion verändert werden kann, kann ein Teil der Windungen mittels des Schalters 244 kurzgeschlossen werden. Die Ausgangsenergie wird den '.Spulen 250 und 252 entnommen, die zu den wassergekühlten Spulen 232 und 234 in induktiver Beziehung stehen.
Die Spulen 250 und 252 sind über Kondensatoren 2.56 mit einer Antenne 258 verbunden. Haben die Spulen 232 und 234 die Form von geraden Leitern, wie .dies bei Hochfrequenzen der Fall ist, so können die Kopplungsspulen 250 und 252 gleichfalls gerade und parallel zu den erstgenannten Spulen angeordnet sein.
Die Gitter 260 und 262 sind mit einstell baren Punkten 268, 270 auf der zur Stabili sierung dienenden, langen Leitung verbun den. Da das System für sehr kurze Wellen beabsichtigt ist, hat die lange Leitung die Form einer abgeflachten Ellipse mit zwei gebogenen Teilen 274, 276, in deren Mitten Spannungsknoten vorhanden sind. Die Ele mente 200 werden zweckmässig einem Strom maximum gegenüber angeordnet. Um die ge raden Teile 278 und 280 herum sind wieder gleichachsig angeordnete Röhren 282, 284 angebracht. Das System kann auch ganz ein geschlossen werden, wobei jedoch Öffnungen zur Durchführung der verschiedenen Ver bindungen auszusparen sind.
Die Gesamt länge der in Fig. 3 dargestellten langen Lei tung muss einer ganzen Anzahl von Halb wellenlängen entsprechen. Dieselbe Leitung kann auch zum Stabilisieren einer Harmoni schen der Gruudfrequenz dienen. Mittels des Schalters 244 kann der Sender auf eine Har monische eingestellt werden. Wenn man mit Frequenzen arbeiten will, die keine Harmo nischen sind, muss die wirksame Länge der Linie geändert werden. Beim Betrieb mit Hochfrequenzströmen ist es erwünscht, Kondensatoren<B>312</B> und 300 in den :Speisekreis für die Glühdrähte einzufügen.
Diese Kondensatoren können mit den Zuleitungen Kreise bilden, die auf die gewünschte Frequenz abgestimmt sind, wodurch die Wirkungsweise des Systems verbessert wird.
Die beschriebenen Systeme eignen sieh gut für telephonische und für telegraphische Signale.
In Fig. 3 ist noch ein Modulationssystem dargestellt, das mit der Leitung 320 in Reihe geschaltet ist. Es besteht aus zwei Gleichrichtern 322, 324, deren Anodenkreise 326 in induktiver Beziehung zu dem Ano denkreis der in Gegentakt geschalteten Röh ren stehen. Auf diese Weise ergibt sich ein Spannungsgefälle über den Widerstand R, so dass die Gitter eine negative Vorspannung erhalten und die erzeugte Energie auf einen bestimmten Wert beschränkt wird. Ferner ist noch eine zweite Spannungsquelle 328 vorhanden, die dem Gitter gleichfalls eine negative Spannung gibt.
Auf diese Weise kann die Amplitude der erzeugten .Schwin gungen bis auf etwa die Hälfte des Höchst wertes beschränkt werden. In Reihe mit der Leitung 320 liegt weiter noch eine sekundäre Wicklung eines Transformators 330. Der Primärkreis dieses Transformators enthält einen Taster und einen Wechselstromgene rator. Beim Herabdrücken des Tasters wer den die Hochfrequenzströme entsprechend dem Strom des zuletzt erwähnten Generators moduliert. Statt Zweielektrodenröhren kön nen zum Gleichrichten auch Dreielektroden röhren verwendet werden.
Die Gittervorspan- nung dieser Dreielektrodenröhren wird dabei gleichfalls derart eingestellt, dass die Am plitude der erzeugten Schwingungen die Hälfte des Höchstwertes ist. Die Wechsel ströme werden in diesem Fall den Gittern der Gleichrichterröhren zugeführt.
Bei der Einrichtung nach Fig. 4 wirkt der Motor 140 auf eine dreiwinklige, geerdete Platte 3,36; wobei die Kapazität zwischen dieser Platte und den Endplatten 340, 342 verändert wird. Ausser den Kondensatoren 356 und 358 sind noch zwei Rückkopplungs kondensatoren vorhanden, die aus gegenein ander isolierten Zylindern 3.60, 362 bezw. 364, 366 bestehen.
Dadurch, dass die Zylin der 360 und 364 in die umgebenden Zylin der eingeschoben oder aus ihnen herausge- schoben werden, kann eine Regelung der Rückkopplung erreicht werden. 368 bezeich net den zwischen den beiden Kühlmänteln der Röhren eingeschalteten Abstimmkonden- sator für den Anodenkreis. Die Ausgangs energie wird in diesem Fall dem Anoden kreis über Kondensatoren 374 entnommen. Der Anodenstrom wird über einen Leiter 242 und zwei Drosselspulen 376 den sym metrisch auf der Spule 370 liegenden Punk ten 378, 380 zugeführt.
Durch ,Schliessen des Schalters 382 kann ein Teil der Spule 370 kurzgeschlossen werden, wodurch der Sen der zum Beispiel auf eine Harmonische ab gestimmt wird. Die Schwingungen werden bei der Schaltanordnung nach Fig. 4 durch Niederfrequenzströme moduliert, die dem Gitterkreis über einen Transformator 330 zugeführt werden. Die Batterie 328 der Fig. 3 ist hier durch einen Gleichrichter 326, 386 ersetzt.
Wenn auf eine andere Frequenz umzu schalten ist, die keine Harmonische der ur sprünglichen Frequenz ist, ist es erwünscht, zwei lange Leitungen anzubringen und von der einen auf die andere umzuschalten. Hier bei kann das System derart eingerichtet sein, dass beide Systeme gleichzeitig arbeiten können. Dies ist vorteilhaft in Augenblicken, in denen eine der Frequenzen infolge der Schleierwirkung zu verschwinden anfängt, während die andere anfängt, wirksam zu werden.