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Einrichtung zur Frequenzumwandlung Zur Lösung der Aufgabe, aus einer
Frequenz v" eine oder gleichzeitig mehrere Vielfache n - vo dieser Frequenz zu erzeugen:,
erteilt man der Grundfrequenz durch Verzerrung eine Wellenform, die die gewünschten
Vielfachen enthält und siebt durch Filter die einzelnen Harmonischen heraus. Eine
Formgebung, d-ie sich für diesen, Zweck als gut geeignet gezeigt hat, ist in Fig.
i dargestellt. Diese Kurvenform läßt sich bekanntlich durch Betrieb einer stark
übersättigten Eisendrossel mit rein sinusförmnigen Spannungen erhalten. Aus einem
Spannungsverlauf mach Fig. i lassen sich dabei nur die ungeradzahligenHarmon ischengewinnen.
Durch Gleichrichtung .dieser Spannungen erhält man jedoch das in Fig. 2 gezeigte
Spannungsbild, das auch die geradzahligen Harmonischen enthält. Neben übersättigtem
Drosseln sind auch nach andere nichtlineare Widerstände bekanntgewonden, mit :denen
man die gleichem Ergebnisse erzielen kann. Solche Schaltmittel sind z. B. Gleichrichter,
-die in Verbindung mit anderen Schaltelementen, wie RC-Gliedern, .die ,gewünschte
Kurvenform gemäß Fig. 2 erzeugen können. Die bekannten Anordnungen dieser Art haben
vor allem den Nachteil eines relativ hohen Energiebedarfes. Außerdem ergibt sich
infolgeder in den meisten Fällen noch erforderlichen Gleichrichtung ein beträchtlich
großer Aufwand an Schaltungselementen.
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Es sind ferner Röhre:nischaltungen bekanntgeworden, mit Hilfe, ebenfalls
eine der Fig. 2 entsprechende Kurvenform erhalten werden kann, und zwar w ird ,dies
:dadurch erreicht, daß man die Grundschwingung dem stark negativ vorgespannten Gitter
einer Röhre zuführt, so daß die Röhre jeweils
nur bei den - größten
positiven Spannungsamplitu.dender.angelegtenWecnselspannung leitend wird. Zur >'Übersteuerung
der Röhre bedarf es jedoch eines unverhältnismäßig hohen Energieaufwarndes, der
um so größer, wird, je höhere Harmonische- man :aus der Grundschwingung gewinnen
will. Das hat seine Ursache darin, daß die Spannungskurve, bei der es sich ja um
die ,abgeschnittenen Kuppen einer Wechselspannung handelt, keine ausgesprochenen
Spitzen. aufweist, und daß infolgedessen die höheren Harmonischen in dieser Spannung
nur mit geringerer Energie enthalten sind.
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Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Frequenzumformung geschaffen,
die die Nachteile der bekannten Schaltungen vermeidet und bei einfachstem Aufbau
stets die maximal mögliche Leistung -der Harmonischen ergibt. Die Einrichtung besteht
erfindungsgemäß aus einem selbstschwin--enden Generator, .dessen Schaltungselemente
so angeordnet und bemessen sind, daß der Anoden.-stromverlauf :die Gestalt stark
ausgeprägter Stromspitzen besitzt, und dessen Eigenschwingung durch eine Frequenz
synchronisiert wird, die in einem beliebigen ganzzahligen Verhältnis zur Eigenschwingung
steht. Durch diese Einrichtung wird eine Freizügigkeit in der Wahl der zu erzeugenden
Frequenzen erzielt, wie sie die bisher bekannten Anordnungen nicht aufwiesen. Die
Möglichkeit der Synchronisierung des Generators mit einer zu seiner Eigenschwingung
in beliebigem ganzzahligen Verhältnis stehenden Frequenz ist nur bei !der angegebenen
Dimensionierung der Elemente der Generatorschaltung gegeben und hat zur Folge, daß
man mit einer einzigen Röhre Frequenzen erzeugen kann, die den Gleichungen
bzw. vX=vo.yz..zn genügen, wobei v. die Ausgangsfrequenz (Synchronisierfrequenz),
yu und m .ganze Zahlen sind. Die Eigenfrequenz des Generators ist dann
Es wird also eine Anordnung geschaffen die im Gegensatz zu den bekannten Schaltungen
gleichzeitig mit der gleichen Röhre eine Frequenzuntersetzung und eine Frequenzvervielfachung
ermöglicht.
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Ein weiterer Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht darin,
daß die Generatorröhre voll ausgesteuert werden kann. Damit kann ihr auch die maximal
mögliche Leistung der Oberwellen entzogen werden, was bei den obenerwähnten bekannten
Röhrenschaltungen nicht der Fall war. Aber auch nach der ebenfalls bekannten Drosselmethode
ist die gleiche Leistung nur mit einem erheblich höheren Aufwand erzielbar. Man
würde in diesem Fall neben der Eisendrossel selbst zumindest noch einen Leistungsverstärker,
eine Gleichrichterröhre und eine Endröhre benötigen, wobei letztere der Generatö,rröhre
der Erfindung entspräche. Der Aufwand für eine solche Schaltung ist also ganz beträchtlich
hoch, und zwar selbst dann noch, wenn man Gleichrichter- und Endröhre zusammenfassen
würde.
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In der Fig. 4 ist eine Generatorschaltung dargestellt, wie sie bei
der Erfindung Verwendung finden kann. Die Erfindung ist aber nicht ,auf die gezeigte
.Schaltung beschränkt, sondern es können auch andere Generatorschaltungen Anwendung
finden, sofern sie die erforderliche spitze Kurvenform für den Anodenstrom zu liefern
vermögen. Diese in Fig. 3 dargestellte Kurvenform entspricht etwa den .mit Kippschaltungen
erhältlichen Stromkurven und kann bei einer solchen: GeneratorschaItung,dadurch
erhalten werden, daß im Anodenschwingungskreis das Verhältnis L : C sehr groß gemacht
wird. Mit R ist der Arbeitswiderstand der Schaltung bezeichnet. Dieser kann die
in Fig. 5 a bis 5 d dargestellten Ausführungsformen annehmen. Die Resonanzkreise
sind auf die jeweils gewünschten Obenvellen abgestimmt. Diese können den Kreisen
direkt ,oder über Anzapfungen oder Sekundärwicklungen und eventuell über weitere
Filterglieder entnommen werden. Aus Energiegründen erweist es sich in manchen Fällen
als zwec mäßig, die einzelnen Resonanzglieder nicht, wie in Fig. 5b .dargestellt,
unmittelbar in Reihe zu schalten, sondern, wie Fig. 5 c zeigt, über Anzapfungen
der Spule miteinander zu verbinden. Sollte die Energie nicht ausreichen, so kann
von jedem Resonanzkreis bzw. Filterglied an einen Verstärker gegangen werden, oder
die gewünschten Frequenzen können gemeinsam einem Verstärker zugeführt und hinter
-diesem noch einnasal ausgesiebt werden. Eine solche Anordnung hat den Vorteil,
daß eine Übersteuerung :durch unerwünschte Frequenzen vermieden wird. Die Ausschaltung
störender Frequenzen kann auch durch Bandpässe oder -sperren bzw. durch Hoch- oder
Tiefpässe erfolgen.