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Anordnung zum Abstimmen des Ausgangskreises eines Hochfrequenzgenerators
Für die Abstimmung der Ausgangskreise von Hochfrequenzgeneratoren werden besonders
bei ultrakurzen Wellen häufig als veränderbare Induktivitäten wirkende Stücke von
Hochfrequenzdoppelleitungen verwendet, deren wirksame Länge durch verschiebbare
Abgriffe eingestellt werden kann. Im Falle eines erdunsymmetrischen Generatorausgangs
ist das Leitungsstück ebenfalls unsymmetrisch, also beispielsweise ein Stück einer
Koaxialleitung. Bei erdsymmetrischem Generatorausgang wird eine symmetrische, vorzugsweise
abgeschirmte D#oppelleitung verwendet. Die Benutzung von mit verschiebbaren Abgriffen
versehenen Leitungsstücken als veränderbare Induktivitäten hat den Vorteil, daß
der an den Abgriffen über Kontaktfedern oder Rollen zu leitende Hochfrequenzstrom
sich ziemlich gleichmäßig auf diese Kontaktmittel verteilt und dadurch eine überlastung
einzelner Federn oder Rollen, wie bei Ab-
griffen an Spulen, vermieden wird.
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Dem steht der Nachteil gegenüber, daß sich durch daß jeweils nicht
in den Schwingungskreis einbezogene, offene oder kurzgeschlossene Teilstück der
Leitung Schwierigkeiten beim Abstimmen ergeben, sofern diese Hochfrequenzspannung
gegenüber Erde führen. Diese Schwierigkeiten seien nachfolgend unter Bezugnahme
auf F ig. 1 der Zeichnung erläutert, welche eine bekannte Abstimmanordnung
darstellt.
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In F i g. 1 ist 1 die Ausgangsstufenröhre eines Hochfrequenzgenerators
beliebigerBauart. DieRöhre wird in Gitterbasissehaltung, also ohne Neutralisation,
betrieben. Ihre Steuerspannung wird an den Klemmen 2, also zwischen dem Kathodenanschluß
und dem geerdeten Gitteranschluß, zugeführt. Zwischen der Anode und dem Gitter der
Röhre ist die mit unterbrochenen Linien eingezeichnete Gitter-Anoden-Kapazität
3 vorhanden. Diese bildet zusammen mit der Induktivität des Anodenkreises
einen auf die je-
weilige Arbeitsfrequenz abgestimmten Schwingungskreis.
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Die Induktivität dieses Schwingungskreises wird im wesentlichen durch
das aus dem Leiter 4 gegenüber Masse 5 bestehende Leitungs,stück bis zu den
Abgriffen 26 und 27 gebildet. Zwischen den beiden Abgriffen ist der
Koppelkondensator 6 eingeschaltet. An die Belegungen dieses Koppelkondensators
bzw. die Abgriffe 26 und 27 sind die Leiter der Hochfrequenzleitung
8 angeschlossen, über welche die Ausgangsenergie des Hochfrequenzgenerators
dem Verbraucherwiderstand 9 der Größe R zugeleitet wird. Die Hochfrequenzleitung
8 wird im Anpassungszustand betrieben und weist daher einen Wellenwiderstand
Z = R auf. Diese Art der Auskopplung wird als kapazitive Kopplung
aus dem induktiven Zweig bezeichnet. Sie besitzt bekanntlich die vorteilhafte Eigenschaft
einer guten Dämpfung der Oberwellen.
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In F i g. 1 ist der über den Abgriff 26 hinausgehende
Teil des Leiters 4 mit 4' und die Masse als Gegenpol mit 5' bezeichnet. Der
Teil 4' ist nicht in den Ausgangskreis des Generators einbezogen und stellt gegenüber
der Masse 5' ein für sich schwingungsfähiges Gebilde dar, wobei es gleichgültig
ist, ob das durch die Teile 4' und 5' gebildete nicht benutzte Leitungsstück
am Ende kurzgeschlossen oder offen ist. Es sei der in der Praxis bevorzugte Fall
angenommen, daß dieses nicht benutzte Leitungsstück an seinem Ende durch den Schalter
7
kurzgeschlossen sei. Es besteht dann die Möglichkeit, daß die Induktivität
des nicht benutzten Leitungsteils mit der Koppelkapazität 6 für eine der
Oberwellen in Resonanz kommt, so daß diese Oberwelle ungeschwächt dem Verbraucherwiderstand
zugeführt wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß bei Annäherung der Abgriffe
26, 27 an das kurzgeschlossene Leitungsende die der Koppelkapazität
6
parallelliegende Induktivität des nicht benutzten Leitungsstückes zu klein
wird, so daß keine wirksame übertragung der Ausgangsenergie auf den Verbraucherwiderstand
9 mehr stattfindet. Dieser Störung gegenüber hilft man sich dadurch, daß
man den Kurzschlußschalter 7 öffnet und dadurch die zusätzliche Induktivität
28 mit dem nicht benutzten Leitungsstück in Reihe schaltet. Im allgemeinen ist es
erforderlich, die Zusatzinduktivität 28 mit mehreren Abgriffen zu versehen, die
wahlweise bei der Verschiebung der Abgriffe 26 und 27 geschlossen
werden können, um die Kopplung des Kreises mit der Leitung 8 bzw. dem Verbraucherwiderstand
9 über
den Arbeitsfrequenzbereich einigermaßen konstant zu
halten.
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In F i g. 1 ist als Beispiel der Fall eines erdunsymmetrischen
Generatorausganges dargestellt, wobei an der Anode der Generatorröhre
1 die gegenüber Erde vorhandene Hochfrequenz-Ausgangsspannung abgenommen
wird. Dementsprechend ist auch das die Induktivität des Anodenschwingungskreises
vertretende Leitungsstück erdunsymmetrisch, nämlich mit geerdetem Leiter
5 und mit gegen Erde Spannung führendem Leiter 4, ausgebildet. Im Falle eines
erdsymmetrischen Generatorausgangs, beispielsweise bei einer Gegentaktanordnung
zweier Generatorausgangsröhren, müßte das die Induktivität des Ausgangskreises vertretende
Leitungsstück als erdsymmetrisches Leitungsstück ausgebildet sein. An dem Prinzip
der Abstimmung ändert sich dadurch nichts, und es treten auch die gleichen, am Beispiel
der erdunsymmetrischen Anordnung erläuterten Schwierigkeiten und Nachteile auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der an sich mit verschiedenen
Vorteilen verbundenen Verwendung eines Leitimgsstückes veränderbarer Länge als Induktivität
des Generatorausgangskreises die erwähnten Schwierigkeiten und, Nachteile der bekannten
erdunsymmetrischen oder erd-symmetrischen Anordnung zu vermeiden. Bei einer Anordnung
zur Abstimmung des Ausgangskreises eines Hochfrequenzgenerators und zur Ankopplung
des Verbraucherwiderstandes mit einem Stück einer Hochfrequenzdoppelleitung veränderbarer
Länge als Kreisinduktivität und mit auf den beiden Leitern gleichsinnig und im wesentlichen
im gleichen Maße verschiebbaren Abgriffen, zwischen denen eine Koppelkapazität angeschlossen
ist, ist erfindungsgemäß der Verbraucherwiderstand von der Größe R am freien Ende
des Leitungsstückes zwischen dessen Leitern, erforderlichenfalls -über eine Hochfrequenzverbindungsleitung
des Wellenwiderstandes R, eingeschaltet, und der Teil des Leitungsstückes zwischen
den Abgrifften und den Anschlußpunkten des Verbraucherwiderstandes bzw. der zu diesem
führenden Verbindungsleitung weist ebenfalls den Wellenwiderstand R auf.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfindung
besitzt der Wellenwiderstand-des als Kreisinduktivität wirkenden Teils des Leitungsstücks
zwischen den Abgriffen und seinem generatorseitigen Ende einen vom Wert R abweichenden,
vorzugsweise wesentlich höheren Wellenwiderstand.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel
einer Anordnung nach der Erfindung vereinfacht dargestellt. In übereinstimmung mit
Fig, 1 ist als Beispiel eine erdunsymmetrische Anordnung gewählt. Wie in
Fig. 1
sind bei der Darstellung zur Erläuterung des Wesens der Erfindung nicht
unbedingt erforderliche Teile weggelassen, beispielsweise die zur Trennung von Gleichspannungen
dienenden Blockkondensatoren oder zur Zuführung von Gleichspannungen dienende Leitungen
und Drosselspulen. Die als Ganzes mit 1
bezeichnete Generatorausgangsröhre
weist die Außenanode la undden Gitteranschluß lg auf. Der geerdete Leiter
5 der Anordnung nach F i g. 1 um-
gibt nach F i g. 2 als Kasten
den Anodenteil der Generatorausgangsröhre und setzt sich in einer Koaxialanordnung
fort, deren Innenleiter bis zu den Ab-
griffen 26, 27 wie in F i
g. 1 mit 4 bezeichnet ist. Zwischen den Abgriffen 26 am Innenleiter
und den Abgriffen 27 am Außenleiter liegen mehrere einander parallelgeschaltete
Kopplungskondensatoren 6.
In Anwendung der Erfindung ist in der Anordnung
nach F i g. 2 der Verbraucherwiderstand 9 am freien Ende des Leitungsstückes
zwischen dem Innenleiter 10 und dem Außenleiter 5' eingeschaltet,
und der Teil des Leitungsstückes zwischen den Abgriffen 26,
27 und
den Anschlußpunkten des Verbraucherwiderstandes weist den Wellenwiderstand Z
= R auf. Der Wellenwiderstand des in den Generatorausgangskreis eingeschalteten
Teils des Leitungsstücks ist wesentlich größer als R gewält, damit die Induktivität
pro Längeneinheit nicht zu gering wird und nicht zu große Leitungslängen gebraucht
werden.
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Durch die Erfindung wird es also ermöglicht, beide Teile des Leitungsstückes,
nämlich den in den Abstimmkreis eingeschalteten Teil links der Abgriffe und den
in den Abstimmkreis nicht eingeschalteten Teil rechts der Abgriffe, mit verschiedenen
Wellenwiderständen zu bemessen, und zwar jeden der beiden Wellenwiderstände so,
daß in den beiden Teilen des Leitungsstücks optimale Arbeitsbedingungen erzielt
werden und die Einbeziehung des rechts der Abgriffe liegenden Teilstückes in die
zum Verbraucherwiderstand führende Hochfrequenzverbindungsleitung möglich ist.
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In der Anordnung nach F i g. 2 ist die Hochfrequenzdoppelleitung
als Koaxialleitung ausgebildet und der generatorseitige Innenleiterteil 4 wesentlich
dünner ausgeführt als der Innenleiterteil 10. Damit beim Verschieben der
Abgriffe 26, 27 jeweils die ganze Länge des Innenleiterteils 10 zwischen
der Abgriffebene und den Anschlußpunkten des Verbraucherwiderstands den kleinerenWellenwiderstand
Z = R erhält, ist für diesen Teil 10 eine teleskopartig ausziehbare
Anordnung ineinandersteckender Rohrabschnitte vorgesehen, welche das jeweils unwirksame
Stück des dünneren Innenleiterteils umhüllt. Dabei stimmen zwar die Außendurchmesser
der einzelnen Rohrabschnitte nicht genau miteinander überein, jedoch sei angenorninen,
daß die dadurch verursachten Abweichungen der Wellenwiderstände genügend klein gehalten
werden können. Grundsätzlich sind verschiedene anderz Lösungsmöglichkeiten für die
mit den Abgriffen mitlaufende, Änderung des Wellenwiderstandes des rechten Teils
des Leitungsstücks möglich. Beispielsweise kann in den Teil des Leitungsstücks zwischen
den Abgriffen und den Anschlußpunkten des Verbraucherwiderstands 9 ein über
die Lange dieses Teils sich erstreckender, bis zur Querstützebene der Abgriffe reichender,
mit den Abgriffen zusammen verschiebbarer Körper, vorzugsweise ein mit zinem der
Leiter verbundener oder diesem parallellaufender zusätzlicher Leiter vorgesehen
sein, wobei seine Abstände von den anderen Leitern und seine Abmessungen so gewählt
sind, daß durch seine Einbringung in einen Abschnitt des Leitungsstücks der ohne
seine Anwesenheit höhere Wellenwiderstand auf einen vorbestimmten Wert, vorzugsweise
den Wert R, erniedrigt wird.
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Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung dient hauptsächlich
zur einfachen Erläuterung des Wesens der Erfindung und weniger als Beispiel
für die Ausführung einer praktischen Konstruktion. Eine solche ist aber in
F i g. 3 dargestellt. Einander entsprechende,
Teile sind
in F i g. 0 mit den gleichen- Bezugszeichen versehen wie in den F i
g. 1 und 2. Der kastenförmige, geerdete Außenleiter ist an seinem linken
Ende abgebrochen dargestellt, da es lediglichauf die Darstellung des Leitungsstücks
zwischen dem Anschluß an der Röhrenanode la und dem Anschluß des Verbraucherwiderstandes
ankommt, Der letztere wird in F i g. 3 durch den Eingangswiderstand der
X oaxialleitung mit dem Innenleiter 24 und dem Außenleiter 25 dargestellt,
welche einen Wellenwiderstand Z = R besitzt und an deren Ende der
Verbraucherwiderstand 9, beispielsweise der Eingangswiderstand einer Antenne,
angeschlossen ist. Man erkennt, daß in der Konstruktion nach F i g. 3
der
Innenleiter 4 auf der linken Seite der Abgriffe 26, 27 die gleiche Stärke
aufweist wie der Innenleiter 4'* auf der rechten Seite dieser Abgriffe. Die Änderung
des Wellenwiderstandes auf der rechten Seite der Abgriffe wird in dieser Konstruktion
durch die zusätzlichen, mit dem Innenleiter verbundenen Leiter 12, 13, 14
und 15 bewirkt, die den zentralen Innenleiter 4' in einer reusenartigen Anordnung
umgeben. Id -der ZeicgÜg liegen die zusätzlichen Leiter 12 und 13 sowie die
zusätzlichen Leiter 14 und 15 so, daß sie einander decken und daher in der
Zeichnung jeweils nur der vordere von ihnen erscheint. Die zusätzlichen Leiter sind
auf den Kanten eines Parallelepipeds mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt
angeordnet, dessen Mittelachse, der Innenleiter 4' bildet. Die aus den zusätzlichen
Leitern 12, 13, 14 und 15 gebildete reusenartige Konstruktion wird
zusammen mit den Abgriffen 26, 27 als Ganzes innerhalb des kastenförmigen
Außenleiters 5, 5' verschoben, wobei die Abgriffe 27 auf dem
Außenleiter und die Abgriffe 26 auf dem Innenleiter gleiten. Wegen der Symmetrie
der Anordnung sind dabei alle Abgriffe gleichbelastet, und es findet keine Zusammendrängung
des Stroms auf einzelnen Federn oder Rollen statt, wie dies bei Abgriffen an Spulen
der Fall ist. Am rechten Ende der reusenartigen Anordnung sind die zusätzlichen
Leiter über die Verbindungen 21 und der Innenleiter 4' über die Verbindung 22 mit
dem Innenleiter 24 der zum Verbraucherwiderstand führenden Hochfrequenzleitung verbunden.
Die Verbindungen 21 sind aiis Bandmaterial hergestellt. Da die geometrische Länge
der Verbindungen 21 größer ist als die der Verbindung 22, ist die Verbindung 22
zur Erhöhung ihrer Induktivität mit einem geringeren Durchmesser ausgeführt, und
zur Wiederherstellung des gleichen Wellenwiderstandes bei geringerer Phasenlaufzeit
sind die Kapazitätsseheiben 23 aufgesetzt. Hinsichtlich der Kapazität könnte
die gleiche Wirkung auch durch Einbetten der Verbindung 22 in ein Dielektrikum mit
einer Dielektrizitätskonstante größer als 1
erzielt werden.
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Eine noch nicht erläuterte Besonderheit bilden bei der Konstruktion
nach F i g. 3 die teleskopartig mit den Leitern 12, 13, 14 und
15 verbundenen, längsverschiebbaren Leiterteile 16, 17, 18 und
19. Bei der Besprechung der Anordnung nach F i g. 2 wurde bereits
erwähnt, daß der Wellenwiderstand des Teils des zur Abstimmung dienenden Leitungsstücks
zwischen dem Anodenanschluß und den Abgriffen so groß gewählt werden soll, daß eine
genügende Induktivität Pro Längeneinheit vorhanden ist und die Darstellung einer
bestimmten Größe der Induktivität nicht zu große Leitungslängen erfordert. Eine
solche Bemessung kann aber bei den höchsten Frequenzen des Abstimmbereichs zu Schwierigkeiten
führen, weil dabei die Induktivität L des Schwingungskreises verhältnismäßig klein
sein muß und dies bei der im Hinblick auf die Gesamtausmaße, im Falle der
Ab-
stimmung auf die niedrigste Arbeitsfrequenz gewählten Bemessung des Wellenwiderstandes
eine ziemlich dichte Annäherung der Abgriffe 26, 27 an die anodensei-tigen
Leitungsanschlüsse erfordert.
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Bei einer so dichten Annäherung wird nicht nur der Abstimnivorgang
schwierig, weil minimale Verschiebungen schon große Wirkungen hervorbringen, sondern
es ergibt sich eine zusätzliche Störung durch die parasitären Kapazitäten der mit
den Kopplungskondensatoren 6 versehenen Abgriffsplatte gegenüber dem Röhrenaufbau
mit der Außenanode und dem Kühltopf. Daher ist es erwünscht, innerhalb des Bereichs
sehr hoher Abstimmfrequenzen den Wellenwiderstand des zurAbstimmung dienenden Leitungsstücks
willkürlich auf einen niedrigeren Wert verändern zu können, Diesem Zweck dienen
die erwähnten Leiter 16, 17, 18 und 19, welche durch die aus Isoliermaterial
bestehenden Bedienungsstangen 20 aus den Leitern 12, 13, 14 und
15 der reusenartigen Anordnung herausgeschoben und mit dem Anschluß des Innenleiters
4 an die, Anode la in Verbindung gebracht werden können. Auf diese Weise tritt also
im linken Teil der Leitung eine ähnliche Erniedrigung des Wellenwiderstandes ein,
wie sie für den rechten Teil der Leitung durch die reusenartige Anordnung der Leiter
12, 13, 14 und 15
beschrieben worden ist. Sind die Leiterteile
16, 17,
18 und 19 in der ausgefahrenen, in F i g. 3 gezeigten
Stellung, so wird der Wellenwiderstand nicht nur durch den Innenleiter 4 allein,
sondern durch die ganze, mit dem Innenleiter verbundene Leitergruppe bestimmt. Infolgedessen
ist die Induktivität pro Längeneinheit wesentlich herabgesetzt, und für eine bestimmte
Abstimmfrequenz kann ein größerer Ab-
stand der Abgriffebene von dem Anodenanschluß
eingehalten werden. Diese zusätzliche Möglichkeit der Herabsetzung des Wellenwiderstandes
in dem zur Abstimmung dienenden Teil der Leitung ist in der Praxis von großem Wert.
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Die Anwendung von Doppelleitungsstücken veränderbarer Länge als Induktivität
zur Abstimmung des Generatorausgangskreises ist besonders vorteilhaft bei ultrakurzen
Wellen, weil dabei die Ausmaße eines derartigen sogenannten Langrährvariometers
noch verhältnismäßig gering sind.