Устройство для апериодической трансформации частоты Советский патент 1932 года по МПК H03F7/02 H03D7/06 

В ранее поданных згшвках авторами были предложены способы трансформации частоты вниз, основанные на особых -свойствах нелинейных колебательных систем. При этом в вышеуказанных способах трансформации частоты получаемый эффект достигался тем, что, с одной стороны, для компенсации постоянных частей емкости и самоиндукции были использованы резонансные свойства системы

(равенство wZ. и -:), а с другой стороны, путем применения принципа регенерации, компенсировалось влияние постоянной части омического сопротивления. , Таким образом, в уравнении электродвижущих сил оставались, с одной стороны, тол1ько существенно нелинейные члены, а с другой стороны, действующее, подлежащее трансформации, напряжение. Как явствует из этого, ознатенные способы трансформации частоты обладают существенно резонансными свойствами, так как компенсация постоянных частей дшных емкости и самоиндукции возможна лишь при определенной частоте.

Для целей трансформации необходимость соответствующей подстройки системы на трансформируемую частоту часто является нежелательной, и перед техникой стоит задача осуществления такого способа трансформации частоты, при котором эффект получался бы автоматически при воздействии любой частоты. Целью предлагаемого изобретения является такое устройство для апериодической трансформации частоты, чтобы означенная трансформация имела место при любой частоте действующей силы.

Согласно изобретению, в устройстве применена электрическгш система, действующие величины параметре которой зависят от токов или напряжений, а постоянные (не зависящие от тока или напряжения) части автоматически полиостью или почти полностью компенсированы.

Следующий простой случай поясняет идею, лежащую в основе предлагаемого устройства. Пусть система обладает нелинейной самоиндукцией Л, т.-е. такой, действующая величина которой зависит от амплитуды проходящего через нее тока. Пусть зависимость самоиндукции от тока выражается линейной функцией этого тока, т.-е. L Lu(). Пусть на цепь, состоящую из такой самОиндукции L и некоторого постоянного сопротивления R действует электродвижущая сила вида

о Sin t.

Тогда уравнение электродвижущих сил будет иметь вид

LO -j (l+mO/ +/ ; Е. Sin of. Решением этого уравнения будет:

«

i-A Sin

t.

при условии, если 1) будет компенсирована постоянная часть самоиндукции L и 2) если будет компенсировано постоянное сопротивление R.

В самом деле, тогда в левой части дифференциального уравнения остается только один член, т.-е.

п г Т-- ,

2 , tQSina t,

а это уравнение удовлетворяется выражением

to m LO

Следо|аательно, в компенсированной системе, при любой частоте действующей электродвижущей силы автоматически получаются решения, частота которых равна половине частоты действующей силы, независимо от частоты.

Означенные рассуждения применимы и тогда, когда вместо переменной самоиндукции буДет переменная емкость, переменное сопротивление или любая, комбинация из них. Рассмотренный частный случай линейной зависимости параметра от тока или напр;1жения не является исключительным; при любой степени нелинейности параметров в такой системе будет иметь место апериодическая трансформация частоты. Так, при наличии квадратичной зависимости параметра от тока или напряжения можно трансформировать частоту в 3 вниз и т. д.

При неполном осуществлении требуемой компенсации или при наличии различных степеней нелинейности параметров, при означенной трансформации

частоты не получится только одна требуемая частота. В этом случае, при трансформации не получается чисто гармонического процесса. Получающиеся после трансформации колебания, кроме основной частоты, будут содержать еще ряд ее гармоник.

На чертеже фиг. 1 изображает схему предлагаемого устройства; фиг. 2 - 5 - иные формы выполнения устройства на фиг. 1.

L2/ и LI - самоиндукции, служащие первая /-2 для получения нужной компенсации, вторая LI - для связи с трансформируемой частотой, L - самоиндукция, действующая величина которой зависит, от переходящего через нее тока (самоиндукция с железом). Сопротивления R, RI, R-2, самоиндукция з и ;лампы / и // являются элементами, требующимися для компенсации. Подбором самоиндукции М, сопротивлений и рабочих точек на характеристиках ламп можно добиться полной или почти полной компенсации постоянных -частей параметров цепи Л. Под действием внешней силы в этой цепи с компенсированными таким образом параметрами будут возбуждаться токи, ч частоты которых будут находиться в рациональном отношении к частоте действующей силы.

На фиг. 2 представлена другая аналогичная схема. Здесь цепь состоит-только из самоиндукции. В приведенной схеме компенсации будет иметь место компенсация самоиндукции. В самом дел, напряжение на катушке /-з будет MI , . Ток ь

через лампу /7 будет пропорционален этому напряжению, а напряжение на конденсаторе Сбудет пропорционально , т.-е. пропорционально /. Ток г ) через лампу / следовательно тоже будет пропорционален Z и, значит, напряжение на катушке L будет пропорционально

Жз-J-, при чем абсолютная величина

и. t-его будет зависеть от величин MI, Sz, С, 5i и М. Соответственным подбором этих величин можно нужным образом скомпенсировать постоянную часть включенных в цепь А самоиндукций. В такой системе под действием внешней силы, независимв| от ее частоты, будет возникать ток час.тоты, кратной частоте действующей эле ктродвйжущей силе. ,

На фиг. 3 приведена одна из возможных схеи апериодической трансформации частоты с переменной емкостью. В качестве такой емкости может быть применена любая емкость с диэлектриком, диэлектрическая постоянная которого зависит от приложенного напряжения, например, конденсатор с сегнетовой сольЮ. В этом случае по указанной схеме можно скомпенсировать постоянную часть емкости цепи и получить таким образом требуемый эффект. На фиг. 4 приведена схема, в которой одновременно для целей трансформации компенсируются постоянные части: самоиндукция L, емкость С и сопротивление R цепи Л.

На фиг. 5 изображена схема, в которой цепь Д состоит из самоиндукций и емкостей (W и С-переменные параметры). Здесь компенсация самоиндукции осуществляется схемой Б, а компенсация емкости-схемой В.

Во всех описанных устройствах необходимая для осуществления трансформации частоты нелинейность параметров осуществляется таким образом (например, самоиндукция с железным сердечником, емкость с сегнетовой солью и т. п.), что рабочая TO4fta устанавливается при помощи соответствующего тока подмагничивания или смещающего напряжения. Однако, требуемая нелинейность параметров может быть осуществлена без введения специальных элементов нелинейности (как, например, железо, сегнетовая соль и т. п.) использованием для этой цели нелинейности характеристик электронных ламп. Такого рода получение нелинейности представляет ряд практических выгод в области очен| больших частот, когда свойства железа и соответствующего диэлектрика делают их непригодными (больше потери и т. п.).

С помощью , Яредлагаемого устройства можно получить не только трансформацию частоты вниз, но при соответствующем подборе нелинейности для трансформации частоты вверх.

Предмет изобретения.

1.Устройство для апериодической трансформации частоты, отличающееся применением электрической системы, действующие величины параметров которой зависят от токов или напряжений, а постоянные (не зависящие от тока или напряжения) части автоматически полностью или почти полностью компенсированы.

2.При устройстве по п. 1 применение в качестве переменного параметра самоиндукции с сердечниками, степень намагничивания которых зависит от амплитуды токов или емкости с диэлектриком, диэлектрическая постоянная которого есть функция напряжения или сопротивления, не следующего закону Ома, или любой комбинации их.

3.При устройстве по п. 1 Применение для получения необходимой зависимости действующих величин параметров электрической системы электронных или ионных ламп с выбранными надлежащим образом рабочими точками.

4.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что для компенсации и создания амплитудной зависимости применены отдельные устройства, автоматически подводящие к системе токи или напряжения соответствующей фазы и величины.

5.При устройстве по п.п. 1-4 применение каскадной трансформации частотм.

фиг t

., ;у., i г г:-, --V 4 ,.1п 4i. -2 .,

i-i-VhГ -- ---™--, ,

I .Д %,.А г

1J,47

1 Я т

1 i VD г i «-«

-vlWi/TJ

j :

фигЗ , 4. fni-T |K- -T rHi|ii-| нФн

Л-II-r

i-If-J- A№ii4e

r3V

„--.-ij;

фиг 4

: . ,Ufl,Cj

Ш I Jl .3,К f- ь-Н-Н Же „ W -О . ,

iU (.. ,

- TRrtfC

ф

фиг 5

c-lih, H#

k « Э si I Ub /.,