DE969565C - Einrichtung zur UEberwachung der von einem Ultrakurzwellengenerator mit Hohlraumresonator erzeugten Schwingungen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. JUNI 1958

B 4506 Villa/21 a*

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Überwachung, Steuerung oder Anzeige der Schwingungen eines einen Hohlraumresonator enthaltenden Ultrakurzwellengenerators, vorzugsweise des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlängengebietes. Der Generator, insbesondere Elektronenröhrengenerator, kann ein Sender zum Aussenden ultrakurzer Wellen sein oder aber ein Oszillator zur Erzeugung von· Hilfsschwkigungen beim Überlageruogsempfang (vorzugsweise bei Fremdüberlagerung). Insonderheit erstreckt sich die Erfindung auf die selbsttätige Konstanthaltung der Frequenz der von einem Generator mit Hohlraumresonator erzeugten Schwingungen.

Derartige Anordnungen sind bereits vorgeschlagen worden. Gemäß dem älteren Vorschlage kann die Einrichtung so getroffen werden, daß zwei Schwingungskreise zu Hilfe genommen werden, von denen der eine eine wenig unterhalb und der andere eine wenig oberhalb der Sollfrequenz des zu überwachenden Generators liegende Eigenfrequenz besitzt, derart, daß bei Abweichungen der Frequenz des Generators von der Sollfrequenz je nach der Richtung der Abweichung (nach unten

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oder oben) durch den einen oder den anderen Schwingungskreis (nach Gleichrichtung der Schwin gungen) Richtspannungen erzeugt werden, die nun dazu dienen, die Frequenz des Generators selbsttätig auf die Sollfrequenz zurückzuführen. Diese Hilf sschwingungskreise können aus Hohlraumresonatoren bestehen. Um den beiden Hilfshohlraumresonatoren Schwingungen von dem Hohlraumresonator des Generators her zuzuführen, muß eine ίο geeignete Kopplung zwischen diesem Hohlraumresonator und den beiden Hilfshohlraumresonatoren vorgesehen, sein. Nach dem älteren Vorschlag besteht eine solche Kopplung darin, daß jeder der Hilfshohlraumresonatoren mit einem Strahler gekoppelt ist, der von dem Generator bzw. dessen Strahler erzeugte Schwingungen aufnehmen kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine derartige Einrichtung, welche von zwei gegenüber dem Hohlraumresonator des Generators entgegengesetzt verstimmten Hilfshohlraumresonatoren Gebrauch macht, welche mit dem Hohlraumresonator des Generators über Kopplungsschlitze abstrahlungsdicht gekoppelt sind. Diese Art der Kopplung gestattet in einfacher Weise eine wohldefinierte, insbesondere hinreichend lose Kopplung bei einfacher Ausführbarkeit der gesamten Anordnung.

Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung so getroffen, daß mit dem Hohlraumresonator des Generators oder einem mit diesem in Verbindung stehenden Hohlraum zwei gegenüber dem Hohlraumresonator des Generators entgegengesetzt verstimmte Hilfshohlraumresonatoren derart gekoppelt sind, daß ihre Feldräume am Ort von Spannungsknoten (Strombäuchen) der miteinander zu koppelnden Hohlräume durch Kopplungsschlitze, welche sich mit ihrer größeren Ausdehnung senkrecht zur Richtung der Flächenströme der miteinander zu koppelnden Hohlräume erstrecken, in den Wandungen der sie begrenzenden Metallflächen abstrahlungsdicht mit dem sie speisenden Hohlraum in Verbindung stehen und daß aus ihnen die zur Überwachung, Steuerung oder Anzeige verwendeten Hilfsspannungen abgeleitet werden. Zwischen dem Kopplungsschlitz eines Hilfshohlraumresonators und dem Kopplungsschlitz des mit den Hilfshohlraumresonatoren zu koppelnden Hohlraums kann ein Zwischenglied (z. B. in Form eines Hohlleiters mit rechteckigem Querschnitt) eingeschaltet sein. Das Zwischenglied soll jedenfalls abstrahlungsdicht gestaltet sein, d. h., es soll so ausgebildet ein, daß es seinerseits nach außen hin nicht abtrahlt; es muß daher mit einer geeigneten Abschirmung versehen oder in entsprechender Weise als Stück einer konzentrischen Energieleitung oder eines Hohlleiters ausgebildet sein. Vorzugsweise stehen jedoch nach der Erfindung die Feldräume der beiden miteinander zu koppelnden Hohlräume durch die Kopplungsschlitze unmittelbar miteinander in Verbindung, derart, daß ein Teil des durch das Schwingen des Generators hervorgerufenen Flächenstromes über die Ränder der Kopplungsschlitze fließt und dadurch die Anregung des Hilfshohlraumresonators bewirkt. Um eine hinreichend lose Ankopplung der Hilfshohlraumresonatoren zu erzielen, werden bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Hilfshohlraumresonatoren nicht direkt an den Hohlraumresonator des Generators angekoppelt, sondern an einen Hohlraum, der seinerseits mit dem Hohlraumresonator des Generators gekoppelt ist, entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines weiteren Hohlraumes. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich an den Hohlraumresonator des Generators ein sogenannter Abstimmhohlraum anschließt, dieser Abstimmhohlraum mit einem weiteren Hohlraum gekoppelt ist und dieser letztere Hohlraum nun zur Ankopplung der Hilfshohlraumresonatoren dient. Der Abstimmhohlraum hat an sich den Zweck, die Frequenz der von dem Generator erzeugten Schwingungen in gewissen Grenzen einstellen bzw. ändern zu können. (Der Hohlraum des Resonators, der Abstimmhohlraum und der daran angekoppelte Hohlraum stellen ein Gebilde dar, daß nach außen hin allseitig durch Metallflächen abgeschirmt ist, so daß jede unerwünschte Abstrahlung [Verluststrahlung] vermieden ist.)

Da zwischen dem Hilfshohlraumresonator und dem mit diesem gekoppelten Hohlraum eine Stromkopplung (durch den Flächenstrom) bestehen soll, ist es zweckmäßig, die Kopplungsschlitze so zu gestalten, daß sie sich mit ihren größeren Ausdehnungen senkrecht zur Richtung des Flächenstromes erstrecken. In der Richtung des Flächenstromes haben die Kopplungsschlitze zweckmäßig eine Ausdehnung, die klein ist im Vergleich zu ihrer Ausdehnung in der dazu senkrechten Richtung. Vorteilhaft befinden sich die Kopplungsschlitze in Spannungsknoten (Strombäuchen) der miteinander zu koppelnden Hohlräume.

An sich sind für andere Zwecke Anordnungen bekannt, welche zur Kopplung von Energieleitungen mit Hohlräumen von Blenden oder öffnungen Gebrauch machen. Eine bekannte Anordnung verbindet beispielsweise eine Energieleitung ohne Innenleiter mit einem in ihrer Verlängerung liegenden Hohlraumresonator gleichen Durchmessers über eine kreisförmige, zentral gelegene Lochblende. Diese kann in der Art der bekannten Iris- no blenden der Optik in ihrem Durchmesser verändert werden. Die in der Leitung laufenden Wellen regen durch die Blende hindurch den Hohlraumresonator bei entsprechender Abstimmung zu stehenden Wellen an, d. h. zu Eigenschwingungen, welche beispielsweise einem Verstärker zugeführt werden, der über einen ähnlich aufgebauten Hohlraumresonator und eine zweite Lochblende die Fortsetzung der Energieleitung speist. Eine andere bekannte Anordnung zur Anpassung des Abschlußwider-Standes einer Energieleitung mit dem Zweck, die genannte Energie zu absorbieren, trennt verschiedene in der Energieleitung mögliche Wellenformen voneinander durch entsprechend angeordnete Spalte im Außenmantel der Energieleitung und \^rerschiedene Einstellung der zugehörigen Ab-

stimmkolben in der Verlängerung der Leitung bzw. den an die Spalte anschließenden Zweigleitungen. Die bekannten Anordnungen dienen nicht zur Überwachung bzw. Frequenznachsteuerung eines Ultrakurzwellensenders.

Um besonders leicht übersehbare Verhältnisse zu haben und die Eigenfrequenz der Hilfshohlraumresonatoren möglichst genau im voraus berechnen zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, daß

ίο jeder Hilfshohlraumresonator aus einer konzentrischen Lecherleitung besteht, die an ihren Enden durch Metallflächen geschlossen bzw. galvanisch kurzgeschlossen ist und daher an ihren Enden Spannungsknoten besitzt. Der Kopplungsschlitz wird mit Vorteil in der Abschlußplatte an dem einen Ende des Hilfshohlraumresonators vorgesehen. Auch der mit dem Hilfshohlraumresonator zu koppelnde Hohlraum hat zweckmäßig die Gestalt einer konzentrischen Lecherleitung, die an ihrem einen Ende durch eine Abschlußplatte (aus Metall) geschlossen bzw. galvanisch kurzgeschlossen ist, welche den Kopplungsschlitz trägt. Zur Erzielung der gewünschten Ankopplung des Hilfshohlraumresonators werden dann die beiden einander zugekehrten Abschlußplatten der beiden Hohlräume unmittelbar aneinandergesetzt, und zwar so, daß die beiden Kopplungsschlitze aufeinanderfallen. Sind die Kopplungsschlitze in den Abschlußplatten einer bzw. zweier konzentrischer Lecherleitungen vorgesehen, so erstrecken sie sich zweckmäßig mit ihren größeren Ausdehnungen senkrecht zum Radius der konzentrischen Lecherleitung.

Durch die erfindungsgemäße Kopplung läßt sich eine lose, aber wohldefinierte Kopplung erzielen, die außerdem abstrahlungsdicht ist. Da sich eine sehr lose Kopplung erzielen läßt, kann die erfindungsgemäße Kopplung insbesondere vorteilhaft benutzt werden, wenn es sich darum handelt, die Hilfshohlraumresonatoren in der Weise an den Hohlraumresonator des Generators anzukoppeln, daß die Rückwirkung zwischen den Hohlräumen weitgehendst vermieden ist und daher z. B. die Eigenfrequenz der Hilfshohlraumresonatoren verändert werden kann, ohne daß damit eine Änderung der Frequenz oder der Amplitude des Generators verbunden ist. Umgekehrt können dann auch Änderungen z. B. der Abstimmung des HAlraumresoniators des Generators nicht die Eigenfrequenz der Hilfshohlraumresonatoren beeinflussen.

Es muß nun die Möglichkeit bestehen, daß durch

die Schwingungen der Hilfshohlraumresonatoren eine Anzeige- oder Regelvorrichtung betätigt wird, was zweckmäßig dadurch geschieht, das Schwingungen der Hilfshohlraumresonatoren gleichgerichtet werden und die dadurch gewonnenen Richtspannungen ihrerseits auf die Anzeige- oder Regelvorrichtung einwirken. Auch hier ist eine möglichst lose Ankopplung an die Hilfshohlraumresonatoren wünschenswert, damit durch die Ankopplung nicht die Eigenfrequenz der Hilfshohlraumresonatoren in nennenswerter Weise verändert wird. Eine günstige Anordnung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß in den Feldraum jedes Hohlraumresonators zweckmäßig an der Stelle eines Spannungsbauches ein Stäbchen oder ein Stift antennenartig eintaucht. Dieses Stäbchen ist durch eine kleine, dem Durchmesser des Stäbchens angepaßte Lochöffnung durch die Wand jedes der Hilfshohlraumresonatoren hindurchgeführt und taucht also einerseits in den Feldraum jedes Hilfshohlraumresonators ein, und zwar in Richtung der elektrischen Feldlinien der konzentrischen Doppelleitung; an das andere Ende des Stäbchens kann dann eine Gleichrichteranordnung zwecks Gewinnung der erwähnten Richtspannung angeschlossen sein.

Die erfindungsgemäße Ankopplung der Hilfshohlraumresonatoren kann in besonders vorteilhafter Weise benutzt werden, um Frequenzänderungen des Generators zur Anzeige zu bringen oder eine selbsttätige Konstanthaltung der Frequenz der von dem Generator erzeugten Schwingungen zu bewirken. Zu diesem Zwecke werden nach einer Weiterbildung der Erfindung die zwei Hilfslioh<lraumres'onato>ren insbesondere in Form von konzentrischen Lecherleitungen vorgesehen und die Eigenfrequenz derselben so gewählt bzw. eingestellt, daß die eine wenig unterhalb, die andere wenig oberhalb der Sollfrequenz des Generators liegt. Die aus den Schwingungen der beiden Hilfshohlraumresonatoren durch Gleichrichtung gewonr nenen Richtspannungen bzw. die aus beiden Richtspannungen resultierenden RiChtspannungen können dann auf ein Anzeigeinstrument einwirken oder/ und gleichzeitig zur Beeinflussung einer frequenzbestimmenden Größe des Generators in der Weise dienen, daß bei einer Frequenzänderung des Generators selbsttätig eine Rückführung auf die Sollfrequenz desselben eintritt.

Um eine mehr oder weniger feste Kopplung herstellen zu können, können die antennenartigen Stifte, die in den Feldraum jedes Hilfshohlraumresonators hineinragen, verstellbar eingerichet sein, so daß sie mehr oder weniger tief in den Feldraum des Hilfshohlraumresonators hineingeschoben werden können. In vielen Fällen ist es auch vorteilhaft, die Einrichtung so zu treffen, daß die Kopplungsschlitze hinsichtlich ihrer Abmessungen veränderbar bzw. einstellbar sind, um auf diese Weise die durch die Kopplungsschlitze bewirkte Kopplung zwischen den beiden Hohlräumen verändern zu können. Beispielsweise können zu diesem Zwecke die Kopplungsschlitze als einstellbare Blenden ausgebildet sein.

Bei den Anordnungen nach der Erfindung mit den beiden Hilfshohlraumresonatoren zum Zwecke der Frequenzkonstanthaltung können vorteilhaft gleich bemessene Hilfshohlraumresonatoren, z. B. zwei gleich bemessene konzentrische Lecherleitungen der Länge λ/2, benutzt werden und die gewünschte Abstimmung der beiden Hilfshohlraumresonatoren auf verschiedene Eigenfrequenzen mit Hilfe von Verdrängungskörpern hergestellt werden, die in den Feldraum des Resonators eintauchen. Durch Verändern der Lage des Verdrän-

gungskörpers (ζ. Β. durch Verschieben) kann dann die Eigenfrequenz jedes Resonators in den gewünschten, sehr geringen Grenzen geändert werden. Bei einer konzentrischen Lecherleitung ist unter einem Verdrängungskörper ein insbesondere auf seiner Oberfläche elektrisch gut leitender Körper zu verstehen, der sich in dem Feldraum zwischen Innenleiter und Außenleiter befindet und beiderseits vom Dielektrikum umgeben ist, wobei jedoch ίο höchstens zwischen dem einen Leiter und dem Verdrängungskörper ein kapazitiver Kurzschluß bestellt. Bei -der Anzeige von Frequienzänderungen oder/und der selbsttätigen Konstanthaltung der Frequenz dier von einem Generator erzeugten Schwingungen wird hierbei die Einrichtung so getroffen, daß die Eigenfrequenzen der beiden Hilfshohlraumresonatoren so gewählt bzw. eingestellt sind, daß die eine wenig unterhalb, die andere wenig oberhalb der Sollfrequenz des Generators liegt und die aus den Schwingungen der beiden Hilfshohlraumresonatoren durch Gleichrichtung (Abb. 1 c) gewonnenen Richtspannungen bzw. die Resultierende auf ein Anzeigeinstrument einwirken oder/und zur Beeinflussung einer frequenzbestimmenden Größe des Generators in der Weise dienen, daß bei einer Frequenzänderung des Generators selbsttätig eine Rückführung auf die Sollfrequenz desselben eintritt. Eine gewünschte Verstärkung der Richtspannungen kann insbesondere dadurch bewirkt werden, daß eine geeignete Umwandlung der Richtspannungen in Wechselspannungen erfolgt, die dann nach Verstärkung in Richtspannungen zurückgewandelt werden.

Um den Einfluß von Temperaturänderungen auf die Eigenfrequenz der beiden der Konstanthaltung bzw. der Anzeige der Frequenz dienenden Hohlräume möglichst gering zu halten, werden die Wandungen dieser Hohlräume aus einem Material kleinster Wärmedehnungen hergestellt; beispielsweise aus Metallegierungen oder Quarz oder keramischen Materialien mit sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Oberflächen dieser Materialien werden zweckmäßig verkupfert oder versilbert, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Es können auch Mittel zur Kompensation der durch Temperaturänderungen bedingten Längenänderungen dieser Hohlräume vorgesehen sein. Die Hilfshohlraumresonatoren werden im Gerät zweckmäßig derart angeordnet, daß bei Betrieb keine oder nur eine sehr geringe Erwärmung durch die im Gerät auftretende Verlustleistung eintritt. Auch können die Hilfshohlraumresonatoren zur Konstanthaltung der Temperatur in je einem oder einem gemeinsamen Thermostat angeordnet sein.

Die angegebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen können überall da angewendet werden, wo es sich darum handelt, von einem Generator erzeugte Schwingungen zu überwachen. Dabei kann es sich insbesondere auch um Generatoren zur Erzeugung von Hilfsschwingungen handeln, also z. B., wie schon erwähnt, um einen Oszillator beim Eigenoder (insbesondere) Fremdüberlagerungsempfang. Ferner kann es sich z. B. um einen Generator zur Erzeugung von Pendelfrequenzschwingungen handeln.

In erster Linie kommt der Erfindungsgegenstand für eigenerregte Generatoren in Betracht, um die Frequenz der von solchen Generatoren erzeugten Schwingungen zu überwachen. Jedoch kann der Erfindungsgegenstand auch bei fremdgesteuerten Sendern bzw. Hochfrequenzverstärkern Anwendung finden, z. B. in der Weise, daß die Frequenz des Steuersenders konstant gehalten wird. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, eine Anzeige der Amplituden der von einem Generator erzeugten Schwingungen durchzuführen, indem beispielsweise in den Hilfshohlraumresonatoren auftretende Schwingungen gleichgerichtet werden und die gleichgerichteten Schwingungen in einem Meßinstrument zur Anzeige gelangen. In Abhängigkeit von diesen gleichgerichteten Spannungen kann dann auch eine selbsttätige Nachstimmung von Schwingkreisen durchgeführt werden, z. B. bei einem Hauptsender, dessen Steuersender beispielsweise hinsichtlich seiner Frequenz überwacht wird. Was den erwähnten Abstimmhohlraum anbetrifft, so ist darunter im besonderen folgendes zu verstehen: Der Hohlraumresonator der Röhre weist eine Energieleitung auf, durch die er an seinem Ende abgeschlossen ist und die zur Verbindung des Hohlraumresonators mit dem Strahler dient. An die erwähnte Energieleitung schließt sich nun zunächst ein weiterer, praktisch allseitig von elek- gs trisch leitenden Flächen begrenzter Raum an, dessen Abmessungen z. B. einstellbar sind oder dessen Eigenfrequenz durch einen Verdrängungskörper geändert werden kann. Dieses ist der Abstimmhohlraum. Von diesem Abstimmhohlraum führt nun eine Energieleitung weiter zum Strahler. Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes sei auf das in den Abbildungen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen, dessen konstruktive Ausbildung nicht Gegenstand der Erfindung sein soll.

In Abb. ι a ist mit 1 der Ultrakurzwellengenerator, mit 2 sein Ahstimmholilraum bezeichnet, der zur Feinabstimmung der Generatorfrequenz dient. Mit diesem Abstimmhohlraum ist die zum Verbraucher (Strahler) führende konzentrische Energieleitung 3 gekoppelt. Diese Energieleitung ist an ihrem Ende durch die Abschlußplatte 4 abgeschlossen. Die beiden der Konstanthaltung bzw. der Anzeige der Generatorfrequenz dienenden Hohlraumresonatoren 5 und 6 sind die »Hilfshohlraumresonatoren«. Sie werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei gleich bemessenen konzentrischen Energieleitungen gebildet, die eine Länge von XJ2 besitzen und an ihren beiden Enden durch Abschlußplatten 7 und f bzw. 8 und 8' (aus Metall) abgeschlossen bzw. galvanisch kurzgeschlossen sind. Die Hilf shohlraumresonatoren 5, 6 (Abb. ib) sind mit ihren Abschlußplatten 7, 8 direkt an die Abschlußplatte 4 der Energieleitung 3 angesetzt. In den Endwänden 7 und 8 der Hohl-

räume 5 und 6 sind Kopplungsschlitze 11 und 12 vorgesehen. Die Abschlußplatte 4 der Energieleitung 3 ist, wie Abb. 1 b näher zeigt, ebenfalls mit den Kopphmgsschlitzen 11 und 12 entsprechend und mit diesen zusammenfallenden schlitzförmigen Durchbrechungen versehen. Ein Teil des über die Abschlußplatte 4 verlaufenden Flächenstromes der Energieleitung 3 fließt durch die Kopplungsschlitze 11 und 12 über die Wandungen der Hohlraumes und 6 und bewirkt deren Anregung (Stromkopplung durch den Flächenstrom). Die Ausdehnungen der Schlitze und ihre Lage im Wege und bezüglich der Richtung des Flächenstromes bestimmen die Stärke der Anregung der beiden Hohlräume 5 und 6. An die wenig in die Hohlräume 5 und 6 (isoliert) hineinragenden Antennen 15 und 16, die aus je einem Stäbchen oder Stift bestehen und eine Spannungskopplung bewirken, sind die Anoden 17 und 18 einer Empfangs-Duo-Diode 13 angeschlossen. Entspricht die Länge der Hohlräume λ/2 (λ ist die Betriebswellenlänge), dann werden die beiden Antennen zweckmäßig in der Mitte (an der Stelle eines Spannungsbauches) der Hohlräume 5> 6 angeordnet. Die Kathode der Duo-Diode 13, welche die in den Hohlräumen 5 und 6 auftretenden Schwingungen gleichrichtet, ist mit 14 bezeichnet. In Abb. ic ist eine erfindungsgemäße Gleichrichteranordnung dargestellt. In den Anodenleitungen, der beiden Gleichrichterkreise sind die Außenwiderstände 19 und 20 angeordnet, an denen den gleichgerichteten Schwingströmen — Richtströmen — proportionale Richtspannungen auftreten. Diese dienen zur Nachsteuerung (Frequenznachsteuerung) des Generators auf die Sollfrequenz. Kennlinienverschiedenheiten der beiden Gleichrichterstrecken sind durch die Verwendung einer Duo-Diode (an Stelle zweier einzelner Dioden) weitgehend vermieden. Etwa noch vorhandene Kennlinienverschiedenheiten können auch durch Verwendung eines einzigen Außenwiderstandes mit einstellbarem Abgriffpunkt für die Kathodenrückleitung bequem ausgeglichen werden. Die Hochfrequenzdrosseln 21, 22 sperren die Gleichrichterkreise für hochfrequente Schwingungen und liegen in diesem Falle vor dem gemeinsamen Außenwiderstand.

Beträgt nun die Frequenz des Generators f₀, dann wird mit Hilfe der Verdrängungskörper 9 und 10 die Eigenfrequenz des Hohlraumes 5 auf einen kurz oberhalb /₀ liegenden Wert f₁ und die des Hohlraumes 6 auf einen kurz unterhalb ^₀ liegenden Wert /₂ abgestimmt. Dementsprechend haben die Verdrängungskörper 9, 10 eine z. B. um Ax verschiedene Lage. In Abb. 2 ist der Verlauf der Resonanzkurven der beiden. Hilfshohlraumresonatoren 5 und 6 dargestellt. Vorteilhafterweise sind die Hohlräume 5 und 6 so bemessen und so abgestimmt, daß, wie Abb. 2 zeigt, die Frequenz im Schnittpunkt der beiden Resonanzkurven 23 und 24 gleich der Sollfrequenz f₀ des Generators ist und daß der Schnittpunkt der Resonanzkurven 23 und 24 nahe bei den Wendepunkten dieser Kurve liegt; d. h., der Abstand der beiden Frequenzen Z₁ und f₂ voneinander soll (im wesentlichen) gleich der Halbwertsbreite der Resonanzkurve sein. Die Regelgenauigkeit ist dann am größten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind ferner die Hohlräume 5 und 6 und ihre Verdrängungskörper 9 und 10 so bemessen, daß die Frequenzkurven beider Hohlräume im ausgenutzten Arbeitsbereich möglichst gerade Linien mit gleicher Neigung sind, damit der Frequenzabstand Af bei einmal fest eingestelltem Hub A χ über dem gesamten Arbeitsbereich konstant ist. Wird von dem Ultrakurzwellengenerator 1 die Sollfrequenz ^₀ eingehalten, dann sind¹, wie aus Abb. 2 zu ersehen ist, die über die Außenwiderstände 19 und 20 fließenden Richtströme / gleich groß; diese Ströme rufen in den Außenwiderständen 19 und 20 gleich große, jedoch entgegengesetzte Richtspannungen hervor. Die resultierende Richtspannung ist dann gleich Null. Weicht aber aus irgendeinem Grunde die Generatorfrequenz von ihrem Sollwert ab, dann ergeben sich für die Richtströme / der beiden Gleichrichterkreise gemäß Abb. 2 verschieden große Werte; die resultierende Richtspannung wird dann ungleich Null.

In Abb. 3 ist der Verlauf der resultierenden, an den Außenwiderständen 19 und 20 auftretenden Richtspannung U dargestellt. Sie ist Null, wenn die Frequenz des Generators gleich ihrem Sollwert /₀ ist. Die resultierende Richtspannung ist positiv, wenn die Generatorfrequenz im einen Sinne von der Frequenz abweicht, und ist negativ, wenn die Generatorfrequenz im anderen Sinne abweicht. Die resultierende Riohtspannung U beeinflußt nun eine die Frequenz des Generators bestimmende Größe und/oder ein Frequenzanzeigeinstrument.

Im den meisten Fällen sind, wie schon oben bemerkt wurde, die Richtströme bzw. Richtspannungen zur unmittelbaren Beeinflussung des Generators bzw. des Anzeigeinstrumentes zu klein, und es ist daher eine Verstärkung notwendig. Da es sich um Gleichströme bzw. Gleichspannungen mit Vorzeichenumkehr handelt, sind die üblichen Wechselstromverstärker nicht anwendbar, wohl aber die normalen Gleichstromverstärker. Werden jedoch die Richtströme durch eine Unterbrechereinrichtung umgeformt, dann lassen sich auch die üblichen mehrstufigen Wechselstromverstärker anwenden. Im Ausgangskreis der Verstärker sind dann Gleichrichter, z. B. Trockengleichrichter, die zur Rückwandlung der verstärkten Spannung in eine Gleichspannung dienen, vorzusehen, in deren gemeinsamer Kathodenrückleitung eine Unterbrechereinrichtung liegt, die synchron mit der im Ausgangskreis angeordneten Unterbrechereinrichtung läuft und welche die verstärkten Richtströme je nach ihrer Polarität einem von zwei Widerständen zuführt, an dem dann den gleichgerichteten Schwingsitrömen proportionale Spannungen geeigneter Größe auftreten.

Diese Widerstände können auch die Auslösespulen von zwei Relais sein, welche beispielsweise

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je nach der Polarität einen Motor zur Nachstknmung des frequenzbestimmenden Organs des Generators steuern. Die mechanische Unterbrechereinrichtung zum Zerhacken der Richtspannungen wird zweckmäßig ersetzt durch eine gitterseitig übersteuerte Elektronenröhre, welche im Anodenkreis rechteckige Spannungsimpulse abgibt. Diese werden nun in dem ein- oder mehrstufigen Wechselspannungsverstärker verstärkt. In dessen Ausgangskreis liegen zwei synchrongesteuerte Elektronenröhren an Stelle der beiden- Gleichrichter und der mechanischen Unterbrechereinrichtung, welche die wieder gleichgerichteten und verstärkten Richtspannungen den Arbeitswiderständen bzw. Relaisspuilen zuführen.

Die erfindungsgemäße Ankoppking der der Konstanthaltung bzw. der Anzeige der Generatorfrequenz dienenden Hohlräume an den Generatorhohlraum bzw. den Generatorabstimmhohlraum kann· bei Sende-, Empfangs- oder Verstärkeranlagen Verwendung finden, unabhängig ob die Generatoren Bremsfeld-, Magnetron- oder Rückkopplungsschaltung aufweisen. Die erfmdungsgemäßen Einrichtungen werden mit besonderem Vorteil in Verbindung mit den bereits vorgeschlagenen Hohlraiumresonatorgeneratoren angewendet, insbesondere wenn diese Generatoren in Bremsfeldschaltung betrieben werden.

Eine Ausführurfgsform des Erfindungsgegen-Standes besteht darin, daß die Hilfshohlraumresonatoren und der Hohlraum, an den sie mittels der Kopplungsschlitze angekoppelt werden sollen, so angeordnet sind, daß die Achsen der konzentrischen Lecherleitungen einander parallel verlaufen und die Hilfshohlraumresonatoren mit ihren Abschlußplatten auf die Abscblußplatte des Hohlraumes, an den sie angekoppelt werden, aufgesetzt sind. Eine solche Ausführuiagsform ist in den Abb. ι a und 1 b dargestellt. Es besteht indessen die Möglichkeit, die Kopplungsschlitze auch in anderer Weise anzubringen und dementsprechend die miiteinander zu koppelnden Hohlräume anzuordnen. Beispielsweise können sich die Kopphiingsschlitze in einem Spannungsknoten (oder in der Nähe desselben) in der Mantelfläche des Außenleiters der konzentrischen Energieleitung befinden. Die beiden Hilfshohlraumresonatoren sind dann so anzuordnen, daß ihr Kopplungsschlitz mit _dem entsprechenden Kopplungsschlitz des Außenleiters des anzukoppelnden Hohlraumes in Deckung kommt. Der anzukoppelnde Hohlraum enthält dann die beiden Kopplungsschlitze zweckmäßig an diametral gegenüberliegenden Stellen des Auißenleiters. Hierbei können die Hilfshohlraumresonatoren ebenfalls so angeordnet werden, daß ihre Achsen parallel zur Achse des Hohlraumes bzw. der konzentrischen Energieleitung verlaufen, an die sie angekoppelt werden sollen. Statt dessen kann aber auch z. B. die Einrichtung so getroffen werden, daß bei den Hilfshohlraumresonatoren sich der Kopplungsschlitz in der Mantelfläche des Außenleiters (in einem Spannungsknoten) befindet, die Kopplungsschlitze der konzentrischen Energieleitung, an die die Hilfshohlraumresonatoren angekoppelt werden sollen, dagegen an der Abschlußplatte 4 angebracht sind. Die beiden Hilfshohkaumresonatoren können dann so angeordnet werden, daß ihre Achsen der konzentrischen Energieleitung, an die sie angekoppelt werden sollen, verlaufen. Man.hat es also in der Hand, bei den miteinander zu koppelnden Hohlräumen bzw. konzentrischen Energieleitungen die Kopplungsschlitze entweder in die Abschlußplatte oder in die Mantelfläche des Außenleiters der konzentrischen Energieleitang zu verlegen. Die angegebenen Maßnahmen können sinngemäß Anwendung finden, wenn die Hohlräume nicht von konzentrischen Lecherleitungen gebildet werden, sondern andere Gestalt haben und beispielsweise aus Hohlleitern (rohrförmigen Energieleitungen ohne Mittelleiter mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt) bestehen.

Claims (22)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einrichtung zur Überwachung, Steuerung oder Anzeige der Schwingungen eines einen Hohlraumresonator enthaltenden Ultrakurzwellengenerators, insbesondere des Dezimeteroder Zentimeterwellengebietes, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hohlraumresonator (1) des Generators oder einem mit diesem in Verbindung stehenden Hohlraum zwei gegenüber dem Hohlraumresonator des Generators entgegengesetzt verstimmte Hilfshohlraumresonatoren (5, 6) derart gekoppelt sind, daß ihre Feldräume· am Ort von Spannungsknoten (Strombäuchen) der miteinander zu koppelnden Hohlräume durch Kopplungsschlitze (11, 12), welche sich mit ihrer größeren Ausdehnung senkrecht zur Richtung der Flächenströme der miteinander zu koppelnden Hohlräume erstrecken, in den Wandungen der sie begrenzenden Metal'lflächen abstrahlungsdicht mit dem sie speisenden Hohlraum in Verbindung stehen und daß aus ihnen die zur Überwachung, Steuerung oder Anzeige verwendeten Hilfsspannungen abgeleitet werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschlitze in Richtung der Flächenströme eine Ausdehnung besitzen, die klein im Vergleich zu ihrer Ausdehnung in der dazu senkrechten Richtung ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Hilfshohlraumresonatoren aus einer konzentrischen Lecherleitung besteht, die an ihren Enden durch Metallflächen (Scheiben) abgeschlossen bzw. galvanisch kurzgeschlossen ist und deren Länge zweckmäßig eine halbe Wellenlänge beträgt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge^ kennzeichnet, daß der Hohlraum, an den jeder Hilfshohlraumresonator angekoppelt ist, aus einer konzentrischen Lecherleitung besteht, welche an ihrem den Hilfshoblraumresonatoren zugewandten Ende durch eine Metallische

   (Scheibe) abgeschlossen bzw. galvanisch kurzgeschlossen ist, und daß auf diese Metallfläohe (4) die Hilfshohliraumresonatoiren mit je einer ihrer Abschlußflächen (7, 8) angesetzt sind und sich in den Abschlußflächen (7, 8, 4) die Kopplungsschlitze (n, 12) befinden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgendien, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfshohlraumresonatoren Hohlleiter (rohrförmige Energieleitungen ohne Mittelleiter mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt) verwendet werden.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem dier folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschlitze verstellbar bzw. einstellbar sind, so daß ihre Abmessungen verändert werden können.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hilf »hohlraumresonator abstimmbar ist, vorzugsweise mittels eines Veirdrängungskörpers (9) unter Beibehaltung seiner Abmessungen.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgendien, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum, an den die Hilfshohlraumresonatoren angekoppelt sind, über einen weiteren, als Feinabstimmittel für den Generator dienenden Hohlraum mit dem Generator gekoppelt ist.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme von Schwingungsenergie aus den Hilfshohlraumresonatoren zwecks Zuleitung zu einer Anzeige- oder Regelvorrichtung von außen her in den Feldraum jedes Hilfshohlraumresonators, zweckmäßig an der Stelle eines Spannungsbauches, antennenartig je ein Stab oder Stift (wenig) hineinragt.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgendien, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Elektronenröhrenanordnungen, bei denen der (frequenzbestimmende) Hohlraumresonator die anfachenden Elektroden wenigstens teilweise enthält bzw. die anfachende Elektronenströmung auf einem Teil ihres Weges umgibt.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Schwingungen der beiden Hilfshohliraumresonatoren durch Gleichrichtung (Abb. ic) gewonnenen Richtspannungen bzw. die Resultierende auf ein Anzeigeinstrument einwirken oder/und zur Beeinflussung einer frequenzbestimmenden Größe des Generators in der Weise dienen, daß bei einer Frequenzänderung des Generators selbsttätig eine Rückführung auf die Sollfrequenz desselben eintritt.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfshohkaumresonatoren so bemessen sind, daß ihre Resonanzkurven im ausgenutzten Arbeitsbereich möglichst gerade Linien mit wenigstens nahezu gleich großer Neigung sind.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Eigenfrequenzen (Z₁, /₂) der beiden Hilfshohlraumresonatoren gleich der Halbwertsbreite ihrer Resonanzkurve ist.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gleichrichten der Schwingströme der beiden Hilfshohlraumresonatoren eine Duo-Diode (13) mit einer Kathode dient, deren beide Anoden mit je einer Antenne (15, 16) verbunden sind, die wenig in die Feldiräume der beiden Hilfshohlraumresonatoren eintauchen.
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgleichung der beiden Gleichrichterströme nur ein Außenwiderstand mit einstellbarem Abgriffspunkt vorgesehen ist.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Richtströme bzw. der Riehtspannungen ein ein- oder mehrstufiger Gleichstromverstärker dient.
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtströme bzw. Richtspannungen Vorzugsweise durch eine (vorzugsweise mit gittergesteuerter Röhre arbeitende) Unterbrechereinrichtung in Wechselstrom umgeformt, durch ein- oder mehrstufige Wechselstromverstärker verstärkt und über eine im Ausgangskreis< des Verstärkers liegende, synchron mit der im Erregerkreis laufende Unterbrecheremrichtung je nach Polarität einem von zwei Außenwiderständen zugeführt werden.
18. 18. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls verstärkten Richtströme bzw. Riohtspannungen unmittelbar die frequenzbestimmenden Größen des Generators, z. B. einen Abstimmhohlraum oder bei Bremsifeldschaltung des Generators die Bremsfeldspannung, so verändern, daß die Generatorfrequenz durch diese Änderung wieder auf die Sollfrequenz zurückgeführt wird.
19. 19. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls verstärkten Richtströme bzw. Ricbtspannungen ein Organ (Motor) steuern, das eine Abstimmei.nricntung (Abstimmhohlraum) des Generators in der Weise verstellt, daß die Frequenzabweichungen des Generators gerade kompensiert werden.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfshohlraumresonatoren aus Materialien iao kleinster Wärmeausdehnung hergestellt sind oder Mittel zur Kompensation der durch Temperaturänderungen bedingten Längenänderungen der Hohlraumresonatoren vorgesehen sind.
21. 21. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß

    jeder der bzw. die Hilfshohkaumresonatoiren im Gerät derart angeordnet sind, dlaß bei Betriebkeine oder nur eine sehr geringe Erwärmung durch, die Verlustleistung auftritt.
22. 22. Einrichtung nach Anspruch ι oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der bzw. die Hilfshohl'raumresonatoren in einem Thermostat angeordnet sind.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 501 967, 697 473,

    850155; französische Patentschrift Nr. 843 966;

    USA.-Patentschriften Nr. 2 041 855, 2 106 776; »ATM«, Z 634-10 (Lieferung 204, S. 19 bis 22);

    »Zeitschrift für technische Physik«, 1937, H. 9, S.267/268.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    ® 809 545/37 6.58