DE368029C - Einrichtung zur Erzeugung oder Messung von Wellenlaengen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzeugung oder Messung von Wellenlängen. Gegenstand :der vorliegenden Erfindung ist ein Sende- und' Empfa.ngswellienmesser, dessen Genauigkeitsgrad erheblich größer ist als derjenige der bisher bekannten Wellenmesser.
• Für .den Gebrauch in Verbindung :mit u,ngedämpften Stationen ist bereits vorgeschlagen worden, einen nachdem Resonanzprinzip arbeitenden Wellenmesser durch eine Röhre @ungedämpft zu erregen. Einen so erregten Wellenmesser kann man einerseits als Lokalsender für bekannte Frequenzen benutzen, anderseits kann ,man den in ihm erzeugten Schwingungen eine zumessende Frequenz überlagern. Hierbei ergibt die Beobachtung der Interferenz ein äußerst scharfes Resor3anzkriterium.
• Diese bisher bekannten Maßnahmen lassen einen Punkt ungelöst, auf den es aber für die Herstellung eines wirlcliich exakten W ellennressers maßgebend ankommt, nämlich eine Erhöhung der Genauigkeit, mit welcher die Frequenzen des. Wellenmessers selbst bestimmt sind.
• Ein aus veränderlichem Kondensator und Selbstinduktion gebildeter Wellenmesser, der durch Summer oder Röhre in der bekannten Art erregt wird, gestattet nicht" die Frequenzmessung mit einer höheren Genauigkeit als etwa 113 Prozent durchzuführen. Erwünscht ist aber für den Betrieb unigedämpfter Stationen eine wesentlich höhere Genauigkeit. Die vorliegende Erfindung .enthält Mittel, um diese Aufgabe zu lösen.
• Das grundsätzlich Neue der vorliegenden Einrichtung besteht .darin, daß die Wellenskala an eine bekannte Schwingungszahl angeschlossen wird, welche vorteilhaft von einer anderen Größenordnung ist als die zu messende bzw. zu erzeugende Welle. Ein einfaches Ausführungsbeispiel möge den Erfindungsgedanken schematisch erläutern.
• In Abb. i ist i ein mit bekannter Beriodenzahl. Diese Periodenzahl kann nach der Erfindung ganz beliebig sein, nur soll sie von einer anderen. Größenordnung, und zwar mindestens um eine Oktave tiefer sein als. die zu messende Periodenzahl'. Sie katn demnach niederfrequent, mittelfrequent oder an ,sich schon hochfrequent sein. Beträgt sie z. B. iooo Perioden pro Sekunde, so entspricht dies ungefähr dem Ton Cl. In Abb. i ist links eine .Stimmgabel 2 gezeichnet, welche durch Magnetinduktion ungedämpft erregt wenden mag .und :durch das Mikrophbn 3 einen Wechselstrom von genau iooo Perioden in. der @Prirnärspule q. einfies Transformators erzeugt. Sekundärseits ist ein Telep,hon 5 (oder :Meß.instrument) eingeschaltet. Etwa ,mttels einer Spule 6, welche im Kreis i liegt, mag ietwas Energie aus diesem Kreise entnommen und ebenfalls dem Tielephon 5 zugeführt werden. Der Kondensator 7 des Äreise;s i (oder :dessen Selbstinduktion 8) sei fein variabel. Man ist dann in der Lage, durch Beobachtung der akustischen Schwebungen Ader beiden von i und 2 herrührenden und im Tel@ephon oder Meßinstrument vereinigten Töne den Kreis i mit beliebiger Genauigkeit auf die Schwingungszahl iooo abzustimmen. Die Schwingungen .im Kreise i können in bekannter Weise -durch eine Vakuumröhre 9 in üblicher Schaltung erregt werden, wobei j eidoch bei ,der Wahl der Schaltungen und Kopplungen darauf zu achten ist, daß die Beeinflussung ider Schwingungszahl des Kreises i durch; Veränderungen im Stromkreise .der Röhre 9 möglichst wenig bee@influßt wird. (Unbedingt erforderlich ist .dies in diesein Ausführungsbeispiel übri;gons nicht, da man stets in der Lage ist, bei etwa eintretenden Veränderungen durch Nachprüfung im Telephon 5 die gewünschte Schwinbaungszahl des Kreises i jeweils wieder einzustellen.) Hiermit hat man die gewünschte bekannte Periodenzahl -erzeugt, an welche die zu messende angeschlossen wird. Al,s :Mittel des Anschlusses s;iind in Abbb. i ,die Olyerwellen benutzt, welche der Strom der Röhre 9 aufwei-st. ;Besitzt der Kreis i die Periodenzahl iooo, so enrtspricht die zehnte Oktavenolyerschwin;gung etwa einer Wed'lenlänge von 300 Meter (genau einer Beriodenzahl von iooo # 10?). Da bekanntlich diese Oberschwingungen absolut genau harmonisch sind, so wird diese Hcchfrequenzp,erioden@zahl denselben prozentualen Jehler besitzen, mit wel-

  chem @die Einstellung des Kx@ei,sesi i auf die

  benutzte tiefere Periodenzahl erfolgt ist. Be-

  kanntlich kann man mit größter Leichtigkeit

  durch Beobachtung edier Schwebungen auf eine

  Genauigkeit 'von % bis %o Promille einzu-

  stellen. Mit derselben Genauigkeit läßt sich

  daher idie gewünschte hochfrequente Sohwiin-

  gung erzeugen und messen.

  Die Benutzung der Einrichtung 2, 3, 4 5

  ist ,natürlich nur idiann nötig; :wenn die Rerio-

  denzahl ides Kreises i nicht an sich bereits mit

  genügender Genauigkeit hergestellt werid!en

  kann bzw. wenn idiese Periodenzahl Verände-

  r un:g en unterliegt; etwa durch Tiemperatur-

  schwankungen, welche die Kapazität,des Kon-

  densators 7 verändern, oder Rückwirkungen

  ,seitens der Röhre 9, welche die Perioidenzahl

  beeinflussen. Es zeigt stich jedoch, idaß Perio-

  denzahlen bis zu iooiooo im Kreis i sich: mit

  ,solcher Genauigkeit herstellen und stets re-

  produzieren lassen, idaß eine Kontrolle durch

  Beine Hilfseinrichtung, wie sie in Abb. i durch

  2, 3, 4, 5 ;dargestellt st, entbehrlich wird.

  Höhere Periodenzahlen für den Kreis i als

  ioo ooo bereiten steigende Schwierigkeiten,

  ad zwar Siegt das, Idaran, daß die zur Ver-

  wendung kommenden KapaziAten und Spulen

  verhältnismäßig kleiin wenden, so daß- Verän-

  gerungen idurch Annähern der Hand, mehr

  oder minder große Feuchtigkeit usw. bereits

  merkbare Schwankungen der Berfoidenzahl

  -ergeben. In einem praktischen A.usfwhrungs-

  beispiiel empfiehlt es sich, gern Kreis, i Perio-

  denzahlen zu geben, welche unterhalb der

  längsten gebräuchlichen; drahtlosen Wellen

  liegen, id. ih.. Periodenzahlen unterhalb ioo ooo.

  Die Periodenzahl :dies Kreises i ist vorzugs-

  weise nücht konstant, sondern

  über eine ganze Oktaeve Variabel, :und zwar

  wird gier Variationsbereich,' .dieser Perioden-

  zahl einmal genau geeicht. Z. B. möge idie

  Periodenzahl: des Kreises i durch Veränide-

  rung des Kondensators 7 etwa von 3a ooo :bis

  70 000 Schwingungen verändert werden kön-

  nen. Jede beliebige Zwischensdhwingungs-

  zahl ist an,der Teiliung,des Kondtensators 7 ab-

  zulesen. Wie dann ,die @Einstelliung oder Mes-

  sung jeder .beliebigen Hochfrequenzwelle er-

  folgt, mäge an. einem Beispiel gezieikgt werden.,

  Es sei eine Welle von X Meter .bzw. idie

  entsprechende Reniodenzahl einzustellen. Diese

  Periodenzahl sei idiie fünfte Oberschiwingung

  einer Pieriodenzahl, welche in dem Bereich

  zwischen 30,000 ;und 70000 .Peruoden liegt.

  Diese Unterschwingung wird im, Kreise i

  eingestellt. Mit Hilfe des. Sdhalters; io wird

  an der Selbstinduktion ri dliiejien,ige Stufe

  eingestellt, welche gemeinsam mit idem Kon-

  densator 12 die gewünschte Hochfrequenz-

  w@el:le enthält. Die genaue Abstimmung,- erfolgt

  durch den Konidenßator 12. Man hat dann

  genau die fünfte @Oberschwingung der im

  Kreis i eingestellten Grundschwingung. Die-

  ser Periodienzahl entspricht die gesuchte

  Welle X seit derselben prozentualen Genauig-.

  keit, rnit ider nm Kreis i die iGrunds.chw:ingung

  eingestellt wurde. Den hochfrequenten Zweig

  1°i, iz kann man natürlich auch anders.schal-

  ten als parallel zur Anode und KathoiA. Man

  kann beispielsweise ein Iden Anodenkreis eine

  Kopplungsspule hineinlegen und ein geschlos-

  senes ,Sch-,yinbuab system auf nie ;gewünschte

  Oherschwängung abstimmen.

  In A bb. 2 eist seine abgeänderte Einrichtung

  beschrieben, welche auf dem gleichen allk -

  mei:rren Gedanken beruht, und zwar i,st wieder

  die Einrichtung 2, 3, 4, 5 aus A'bb. i benutzt.

  Wird die Stimmgabel 2 angestoßen, so. wird

  durch das Mikropharv 3 mit Hilfe Ar Batte-

  rie 13 in der .Spule 4 ein Wechselstrom von

  der @Perioldenzahl der Stimmgabel2 erzeugt.

  Dias Mikrophon kann leicht derartig ausge-

  staltet bzw. ibenutzt ;werden, daß' .der ent-

  stehende Wechselstrom. nicht siinus.förmig;

  sondern etwa rechteckig eist. Bekanntlich hat

  ,,tann :die zehnte ,Oktave etwa. Iden tausendsten

  Teil, &r Amplitudle. An nie iSpul-e 4 eist än-

  duktiv oder gallvanisch das Giitter der Röhre 9

  angeschlossen. Im Anodenkreise der Röhre

  liegt das iSystem l; 12, welches auf ,diie ge-

  wünsoht@ zehnte Oberschwingung abgestimmt

  wird. Diese Abstimmung hat natürlich: auf

  -die Periodenzähl keinen Einfuß, sondern dient

  nur ichzu, idie Energie der Oberschwingung

  zu verstärken. Die Abstimmung kann an die(rn

  Indikator, 13 beobachtet werden. Macht man

  nunmehr die Periodenzahl ,der Stimmgabel

  etwa durch ein aufgesetztes: Gewicht inner-

  halbdies Bereiches einer Oktave veränderlich,

  so kann man mit -dieser Einrichtung jede be-

  liebige Hochfrequenzwelle mit gderselben Ge-

  nauigkeit erzeugen; .mit welcher die Schwein-

  gungszahl der @Stimmgabel richtig eingestellt

  werden :kann. Man wird idaher in diesem

  Fallee idie Verschiebung ides @Gewichtes mit

  Hilfe einer geeichten Mikrometerschraübe

  vornehmen. Die Erregung der iStimmgaibel

  kann .irr :bekannter Weise elektromagnetisch

  erfolgen.

  -Statt wie in, Abb: 2 ,das System, m; 12 in

  den Anadenkreis -zu legglen, kann man es auch

  in den G.itterkreiis von Zwischenröhren liegen

  und an Iden letzten Anodenkreis -die Antenne

  anschließen. ,Man, erhält.soidann einte beispiels-

  weise Ausführung einer Sendestation, bei

  welcher die Wellenenatelllung mit äußerster

  Genauigl@eilt erfolgten ;kann.

  In ganz iderselben Weise kann man idie Ein-

  richtung benutzten, um auf der tmpfangs-

  stationeine gewünschte Überlagerungswel'le

  herzustellen.

  'Die Schaltung nacht Abb.3 ist für dien

  praktischen Gebrauch besonders geeignet.

  1.4 stellt idte Vakuumröhre dar, welche ,die be-

  liebig ausgestaltete, etwa ,durch die Antenne

  15, .Spule 16, Erdanschluß 17, Anodenbaitterie

  18, Empfangstelephon i9 und: Blockkonden-

  sator 2o angedeutete Sende- und Empfangs-

  station betreibt. Eis kommt nur darauf an,

  zur Erzeugung einer genau bestimmten Sien@de-

  od@er Empfangswelle dem Gitter 2i @di,e ge-

  wünschte Period@enzah@l, mit hinreichender

  Energie aufzuprägen. Dies geschieht, wie die

  Abbildung zeigt, derart, ,daß mit Hilfe :des

  Systems i eine genaue Unterschiw iingung der

  gewünschten Welle am Kondensator 7 einge-

  stellt wird. Zweckmäßig erhält der Kreis i

  an .seinem Veränderungsorgan eine mehrfache

  Eichung für die verschiedenen Oberwelken,

  und zwar direkt :in .Wellenlängen (nicht in

  Periodenzahlien).

  iDie Bedienung ,der Einrichtung ist dann

  folgende:

  ,Die gewünschte Welle wird ;durch den

  Sehalter To und' das Abstimrnittel des Ober-

  ech,@@7inaungskreise.shervorgehoben und ,dann

  einfach die Antenne 15 auf Resonanz gestellt.

  Die erzeugte ,Schwingungszahl hat dann. ab-

  solut genau den gewünschten. Wert.

  Die dm vorstehenden beschriebenen Ein-

  richtungen benutzen als Mittel zum Anschluß

  der zu messenden Frequenz an eine bekannte

  Frequenz die ;Erzeuigung von: Oberschwin-

  gungen. Statt dessen. können aber auch z. B.

  diie bekannten Verfahren der Frequenzsteige-

  rung (Frequenzvierdoppelung, Verdreifachu.ng

  usw.) benutzt werden. Auch hierbei sind die

  erhaltenen Periodenzahlen ein genaues Viel-

  faches der GrundschwIngungszahlen.

  Die Verwendung von der Größenordnung

  nach von dien zu messenden verschiedenen

  Pericad@enzahlien: als Ausärnangsfrequenz Saat

  einen besonderen Vorteil. Während man

  nämlich, wenn die Vergleichsperiodenzahlvon

  gleicher Größe wie die zu messende ist, einen

  `Velle.n.messer über :den ganzen Meßbereich

  eichen muß, also etwa von 50 Ibis 5000 m, ge-

  nügt es, unter Benutzung des oben genannten

  Prinzips dien Ausgangskreis nur 6n dem Be-

  reich von 5ooo bis 250o m weichen, @da z. B.

  die Wellte von 2ooo m genau als. Briste haritno-

  nnsch:e der in dem ge,enchten Bereich enthal-

  tenen Welle vorn 4000 m auftritt. Da es viel

  schwerer ist, einen großen Meßberdich von

  Periodenzahlen zu eichen als lediglich das

  Intervall einer Oktave, so ist für Universal'-

  @vellenmesserzwecke, idiie Idas ganze Wel:len-

  ebiet beherrschen müssen, ,das Anschluß-

  )rinzip durch Oberwellen oder Frequenzstei-

  -erung bei weitem vorteilhafter.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung oder Messung von Wellenlängen, dadurch gekennzeichnet, .daß der Gitterkreis einer Vakuumröhre durch eine genau bekannte, höhere Harmonische enthaltende Grundfrequenz gesteuert wirid, während die im Anodenkreis der Röhre verstärkt auftretenden höheren Harmonischen zur Messung oder Schwingungserregung, benutzt werden.
2. 2. Elinrich.tung nach Anspruch i, diad@urch. gekennzeirhniet, daß die das Gitter steuiernde bekannte Grundfrequenz d'ürch mechanisch schwingende Körper (Stimmgabeln), ,deren Schwingungen: beispielsweise mittels -eines Mikrophons in elekitrIsche Schwhngu:ngen umgewandelt werden., gebildet wird.
3. 3. Rinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, idäß .die das Gitter Steuernde Grundschwingung mit elektr.iischen Mitteln, z. B. durch .eine sich in ,genau bekannter Frequenz selbsterregende Röhrenschaltung, erzeugt wrd. q.. Eiin.richtung nach- Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz einer Röhrenschaltung unter Benutzung ides an sich bekannten Interferenzkriteriums durch Vergleich, mit einer mechanisch erzeugten und in elektrische Schwingungen umgewandelte Normalfrequenzkontrolliiert wird (A;bb. i). 5. Hilfseinrichtung zur Frzeugung der Grundfrequienz nach Anspruch: 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Frequenz einer selbsterregend geschaltetten Vakuumröhre durch Anwendung extrem loser K opplung oder ap,eriiadi.sch betriebener Zwischenröhren vorn Schwankungen der Röhrenkonstanten unabhängig gemacht ist. 6. Hilfseinrichtung zur Erzeugung der Grundfrequenz nach Anspruch 3, .dädu.rch gekennzeichnet, daß ,die geeichte Grundfrequenz, welche das Gitter der Vakuumröhre steuert, einen Periiadenbereich von etwas mehr als einer Oktave u.mfaßt, so daß unter Benutzung der Oberwellen ein ,großer Wellenbereich lückenlos meßbar gemacht ist. 7. Hil'fsieinriehtung zur Erzeugung edler Grundfrequenz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, -daß diie Wellenmeß- oder Erzeugungseinrichtung mit einem RÖhrensender oder @empfänger baulich vereinigt ist.