Устройство для генерации синусоидальных колебаний

 

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

011ИСАНИЕ устройства для генерации синусоидальных колебаний.

К авторскому свидетельству Л. С. Колдобского, заявленному

8 мая 1936 года (спр. о перв. ¹ 193524).

О выдаче авторского свидетельства опубликованию 31 августа 19аб года

Гармонические синусоидальные незатухающие колебания, широко используемые в радиотехнике, генерируются в системах, необходимыми составными частями которых являются:

1-) источник энергии (постоянная энергия которого преобразуется в энергию переменную);

2) двухполюсник с падающей характеристикой 1= f(V) (лампа, .искра и т. д);

3) контур, состоящий из самоиндукции и емкости.

Первые два элемента необходимы для того, чтобы создать в третьем эле менте незатухающие электрические колебания, которые могут рассматриваться как периодическое преобразование энергии из потенциальной формы в форму кинетическую. Последнее обстоятельство требует наличия двух резервуаров энергии или, вернее, резервуаров энергии двух типов, т. е. емкости С и самоиндукции 1 .

Существуют системы, довольствующиеся одним резервуаром -энергии — либо емкостью, либо самоиндукцией;-и дающие тем не менее периодические колебания. Таковы, например, системы

Ябрагама-Блоха, Хесснера, Ватанабе др., но колебания, генерируемые указанными системами, являются колебаниями релаксационного типа. Даже в тех из этих систем, в которых генернруются почти синусоидальные колебания, происходят процессы, которые мо гут быть сформулированы, как периодическое срывание и восстановление некоторых определенных первоначальных условий.

Предлагаемое устройство предназначено для генерирования синусоидальных незатухающих ко;.ебаний без использования емкости.. Недостающий резервуар энергии — емкость С вЂ” заменяется контуром, состоящим из самоиндукции L u активного сопротивления Р.

Для того, чтобы получить представление о процессах, происходящих в предлагаемом устройстве, достаточно проанализировать систему двух связанных контуров I и 11, состоящих каждый из активного сопротивления R> и, соответственно, % и катушки самоиндукции 1 > и,соответственно, L2i причем коэфициент взаимоиндукции катушек Ly u Ly pahe М.

Диференциальные уравнения, управляющие системой, напишутся так:

dt dt

dt dt

Решая совместно эту систему уравнений, получается уравнение второго порядка:

+ О1 - - 1= — О

dt2 Ц 1 R2 + 2 Rl

L,1 L,2 — Я2

Rl R2

+i 2 — 1

Решение этого уравнения будет, как известно, иметь вид:

Функция, характеризующая ток i2 в контуре П, будет иметь такой же вид.

Щ

При )) в системе возможны зату4 хающие колебания, ибо a -- величина положительная. Величину а можно сделать отрицательной. Это легко выполнить, заменив одно из сопротивлений Я1 или R2 лампой с падающей характеристикой 1,=f(V,), но тогда 3 станет величиной отрицательной и в системе не будет колебаний.

Система будет генерировать незатухающие синусоидальные колебания в том случае, если, кроме условия отрицательности одного из сопротивлений, будет иметь место еще условие

M2) Ь1 Ь2. Это-то, на первый взгляд, невыполнимое условие> и выполняется в предлагаемом устройстве.

Устройство может быть выполнено в виде двух вариантов, изображенных на чертеже (фиг. 1 и 2).

Увеличение взаимоиндукции достигается в обеих схемах путем симметричного усиления наводимых контурами друг в друге напряжений; Применение экранированных ламп позволяет сохранить при этом необходимую фазу.

Схемы отличаются друг от друга способом получения отрицательного сопротивления. В варианте по фиг. 1 активное сопротивление сделано офйцательным с помощью динатрона, в варианте по фиг. 2 это достигается комбинацией двух обыкновенных ламп. Лампа Л-3 будет являться отрицательным сопротивлением в том случае, если U > Da U „ что очень легко выполнить, Йнализ предлагаемых схем с помощью линейных диференциальных уравнений, при вполне допустимом пренебрежении обратным действием анодов экраниро. ванных ламп, приводит к следующему выражению для круговой частоты генерируемых колебаний

R1 R2

ОЭ

L1 L2 + %1 1 2 1 S2 Rl R2 где Rl — сопротивление контура

R2 — абсолк>тное значение отрицательного сопротивления

Ü1 — самоиндукция контура

А — П

М1 — взаимоиндукция катушек

Ьl И 2

М вЂ” взаимоиндукция катушек

> 1 И 2

S1 — крутизна лампы Л-1 2 Л-2.

Можно, не составляя нелинейного уравнения, утверждать, что амплитуда колебаний, несмотря на наличие отрицательного сопротивления, достигнет с течением времени вполне определенной величины. Это будет вызвано, как и в обычных схемах, криволинейностью ламповой характеристики лампы Л-З.

Отдельные источники питания для ламп ЛГ-1 и,7Х 2 не являются обязательными.

Физический смысл колебаний в предлагаемой системе заключается в том, что энергия перемещается периодически из контура I в контур И и наоборот.

П,редмет изобретения.

Устройство для генерации синусоидальных колебаний с помощьюсистемы, состоящей из двух связанных контуров, каждый из которых состоит из самоин-! дукции и активного сопротивления, отличающееся тем, что коэфициент связи между контурами сделан больше ний, а одно из активных сопротивлений единицы, при помощи наведения кон- либо с помощью динатрона, либо с }lo» турами друг на друга усиленных -с-по- мощью комбинации из двух ламп сдемощью экранированных ламп напряже- глано отрицательным.

Cklvr.1

1ии. 1 ромиояиграф". 1аы4<.ьск:a, )2;эак, 4147 — 509