Circuito de radio de onda estacionaria simple
US2506158A
Estados Unidos
- Inventor
Julio W Mann george f russell
Aplicaciones en todo el mundo
1943 A NOSOTROS
Aplicación US510566A eventos
1943-11-16
1950-05-02
Solicitud concedida
1950-05-02
1967-05-02
Caducidad anticipada
Estado
Caducado - De por vida
Descripción
2 de mayo de 1950 J. w. MANN ET AL CIRCUITO DE RADIO DE ONDA ESTACIONARIA ÚNICA Presentado el 16 de noviembre de 1945 AMT YE KC 9. mw WW mNs EA Wm; 1 uv 1 T c I? .I mm ,4 i ME T n V .ILET w Patentado el 2 de mayo de 1950 ESTADOS UNIDOS i ATENT OFICINA 2,506,158 CIRCUITO DE RADIO DE ONDA ESTACIONARIA ÚNICA Julius W. Mann y George F. Russell, Tacoma, Washington.
Reclamos.
La presente invención se refiere a mejoras en un solo circuito de radio de onda estacionaria, y consiste en las combinaciones, construcciones y disposiciones que se describen y reivindican a continuación.
Un objeto de nuestra invención es proporcionar un circuito de radio único de onda estacionaria en el que los circuitos de placa, rejilla y salida funcionan como un circuito para frecuencias de radio y pueden ajustarse con un condensador variable; teniendo el componente de salida una inductancia con su punto antinodal actual situado junto al antinodo actual de una inductancia en el componente del tanque de placas. Esta solicitud es una continuación en parte de nuestra solicitud en tramitación sobre un circuito de radio número de serie 407.530, presentada el 20 de agosto de 1941, ahora abandonada.
Otro objeto de nuestra invención es proporcionar un circuito de radio que tiene un solo circuito de radiofrecuencia fundamental que incluye la capacitancia (carga) como parte de este circuito y funciona como un medidor de onda simple con una onda estacionaria completa residente en él, una -la mitad de la onda estacionaria que reside dentro de los límites de la inductancia y la otra mitad de la onda estacionaria que reside dentro de los límites de la capacitancia. Hemos encontrado que cuando solo hay una onda estacionaria completa residente en el circuito, la relación de fase parcial entre el voltaje y la corriente dentro de los límites de la inductancia dará un componente de potencia en la inductancia que tiene dos crestas, cada una dispuesta en un diseño equilibrado a igual distancia del centro de la inductancia; Los medios para impartir una fuerza restauradora al circuito proporcionan conductores de rejilla ajustados de manera ajustable a una inductancia de trabajo de salida en la vecindad de estas crestas de potencia; por lo que las rejillas reciben la mayor excitación y dan como resultado la máxima oscilación y hacen que el circuito imparta y disipe la mayor potencia posible.
La estabilidad y simetría del circuito fundamental es tal que el ajuste adecuado de la capacitancia y la inductancia da como resultado oscilación incluso cuando no se inserta dieléctrico en la capacitancia ni se inserta un conductor en la inductancia para calentamiento dieléctrico o inductivo. Al insertar un dieléctrico en la capacitancia o un conductor en la inductancia, el circuito fundamental se equilibrará y resonará sin más ajustes, de modo que la salida de potencia máxima pueda ser efectiva en la carga.
No solo habrá dos crestas en los componentes de potencia de la porción de inductancia del circuito, sino que también habrá dos crestas adicionales en los componentes de potencia de la porción de capacitancia. En nuestra solicitud en tramitación sobre un proceso de control de la colocación del calor en el interior del material mediante una onda estacionaria de radiofrecuencia, número de serie 511.882, presentada el 26 de noviembre de 1943, ahora abandonada, revelamos cómo estas dos crestas de potencia en la capacitancia calentará un dieléctrico colocado en la capacitancia en dos puntos separados dentro del dieléctrico. Nuestro caso en tramitación describe además cómo las crestas de potencia pueden alterarse en su posición dentro del dieléctrico para que un dieléctrico pueda calentarse en puntos espaciados siendo el calor entre los puntos de menor intensidad.
Otros objetos y ventajas aparecerán en la memoria descriptiva siguiente, y las características novedosas del dispositivo se señalarán particularmente en las reivindicaciones adjuntas.
Nuestra invención se ilustra en el dibujo adjunto que forma parte de esta solicitud, en el que:
La Figura 1 es una vista esquemática de un medidor de onda simple, ilustrando el dibujo A la teoría de la onda viajera y los dibujos B y B la teoría de la onda estacionaria;
la figura 2 es una vista esquemática que ilustra el movimiento de los electrones en el concepto teórico de onda estacionaria;
la Figura 3 es un gráfico que ilustra el flujo simultáneo de una onda de electrones desde una placa del condensador a la placa opuesta a través de la inductancia y la capacitancia, y viceversa;
la figura i es un diagrama de cableado esquemático que ilustra la colocación de condensadores adicionales en paralelo con el condensador que se muestra en el circuito medidor de onda simple de la figura 1B;
la Figura 5 es un diagrama de cableado esquemático que ilustra un método para introducir fuerza restauradora en un medidor de onda simple que se muestra en la Figura 4;
la figura 6 es un diagrama de cableado similar a la figura 5, pero que muestra un diagrama de circuito más completo;
la figura '7 es un diagrama de cableado similar a la figura 1 en nuestra solicitud en tramitación junto con la presente, número de serie 407.530; y
La Figura 8 es un gráfico que ilustra las dos crestas de energía en la inductancia y las dos crestas de energía en la capacitancia cuando el voltaje y la corriente están desfasados 90°.
Si bien hemos mostrado la forma preferida de nuestro circuito de radio, debe entenderse que se pueden realizar varios cambios o modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas sin apartarse del espíritu y alcance de nuestra invención.
Al llevar a cabo nuestra invención, primero mostraremos las diferencias fundamentales entre una onda viajera y una estacionaria, y luego mostraremos cómo solo una onda estacionaria reside en el circuito fundamental de nuestro circuito de radio y por qué nuestro circuito de radio opera de manera más eficiente debido a este hecho. .
La figura 1 ilustra un medidor de ondas simple en A con una onda viajera sobre el mismo. La flecha en indica el flujo de electrones de la placa P a la placa P a través de la inductancia L y la flecha (2 indica el flujo de electrones de la placa P a la placa P a través de la capacitancia C. Esta es la teoría aceptada de un Onda viajera con distribución uniforme de desplazamiento de electrones en todas partes.
El medidor de onda simple que se muestra en B y B ilustra una onda estacionaria de energía distribuida a lo largo del sistema. La flecha 12 indica la dirección del desplazamiento de electrones de la placa P a la placa P a través de la inductancia L. Observe en la Figura 2 que los electrones en el alambre se asientan y fluyen (es decir, los electrones más cercanos a las placas P y P' tienen los que menos oscilan en sus ordenadas, mientras que los que están a mitad de camino entre las placas en la inductancia L tienen la mayor oscilación, es decir, en la posición antinodal actual.Otra forma de enunciar la misma teoría es decir que los electrones más cercanos a las placas P y P están agrupados mientras que aquellos en el centro de la inductancia o en la posición anti-nodal actual están más separados y tienen una mayor oscilación. Esta es una distribución no uniforme del desplazamiento de electrones,
. El desplazamiento de electrones en el condensador C en el medidor de onda B se aleja de la placa P y se acerca a la placa P, como lo muestra la flecha 1). Esto es exactamente opuesto al flujo cuando se considera la teoría de la onda viajera. Los electrones en el condensador C en el medidor de onda B, se sientan y fluyen de la misma manera que lo hacen en la inductancia. El desplazamiento de electrones a través de la inductancia y la capacitancia se aleja simultáneamente de la placa cargada negativamente y hacia la placa cargada positivamente. El medidor de ondas en B en la figura 1 ilustra la segunda mitad del ciclo, es decir, el desplazamiento de retorno de la placa P a la placa P a través de la inductancia y la capacitancia.
El gráfico de la Figura 3 combina los dos semiciclos del medidor de ondas que se muestra en B y B e ilustra un ciclo completo. La inductancia y la capacitancia se extienden a lo largo del eje X y el flujo de onda en la inductancia L se indica con las líneas del gráfico D y el de la capacitancia C con las líneas del gráfico I). La placa P se indica dos veces para completar el gráfico.
El medidor de onda simple que se muestra en B puede tener capacitancias adicionales que, si son paralelas a la capacitancia C, no afectarán a la única onda estacionaria que reside en él. En la Figura 4 ilustramos el medidor de onda simple D compuesto por la inductancia L y la capacitancia W y que tiene una onda estacionaria, la mitad de la onda reside dentro de los límites de la inductancia L y la otra mitad reside dentro de los límites de la capacitancia W. Un condensador variable C está conectado a la inductancia L y está en paralelo con la capacitancia W. Se muestran dos tubos de vacío T y T en derivación a través de la inductancia y están en paralelo entre sí y con los condensadores C y W. Dado que las cuatro capacitancias están en paralelo, la onda estacionaria en la inductancia L y la capacitancia W no se ve afectada.
Volviendo ahora a la Figura 5, encontramos el medidor de onda simple E con el condensador de trabajo W ajustable en los extremos de la inductancia L. El condensador variable C está conectado a través de las placas de los tubos T y T y el circuito de placa tiene su inductancia Ll acoplado inductivamente a la posición antinodal actual de la inductancia L. Hay una capacidad de rejilla a placa que está en serie con el condensador variable C, por lo que tenemos los tres condensadores en serie paralelos al condensador de trabajo W.
La figura 6 ilustra el paso final con los cátodos de los tubos conectados entre sí, los cables de placa cruzados y los condensadores de bloqueo colocados en los cables de rejilla. El medidor de onda simple todavía está presionado y sólo una onda estacionaria reside en él. Los tubos de vacío aplican una fuerza restauradora al circuito oscilante maestro. Este circuito de radio es el mismo en funcionamiento que el que se muestra en la figura 1 de nuestro caso en tramitación junto con el presente, número de serie 407.580, y que se muestra en la figura 7 de los presentes dibujos. Se pueden cruzar los cables de la placa o los cables de la rejilla.
Se verá que la figura 7 es similar a la figura 6 si la inductancia L en la figura 7 se amplía para incluir el circuito del tanque de placas dentro de sí mismo, y si se invierte la representación del circuito del tanque de placas en la figura 7. de modo que su inductancia Ll estará a la izquierda de los tubos T y T y en relación inductiva con la inductancia ampliada L. Los conductores de la rejilla y las derivaciones también se mostrarían cayendo dentro de la inductancia de trabajo L en lugar de en el exterior como en la Figura 7 .
Hay una serie de ventajas derivadas de establecer una sola onda estacionaria en el circuito fundamental y de hacer que el circuito de trabajo forme parte del circuito fundamental. En primer lugar, la porción de inductancia L, véase la figura 6, tiene la mitad de una onda estacionaria y la porción de capacitancia W tiene la otra mitad de la porción de onda estacionaria residiendo en ella. Teóricamente, el voltaje estará desfasado con la corriente cuando haya dieléctrico en el condensador de trabajo W y cuando la resistencia del circuito sea cero. Desde el punto de vista práctico, hay suficiente absorción de energía en el circuito para hacer que las curvas de tensión y corriente entren parcialmente en fase.
Esto se muestra gráficamente en la Figura 8 donde, para mayor claridad, la curva de corriente I se muestra 90 desfasada con la curva de voltaje E. La curva de potencia resultante de los dos componentes de corriente y voltaje se muestra en Y. Se observará que no hay dos crestas Y en la curva de potencia Y que se encuentran en lados opuestos del eje X y están dentro de la porción de inductancia L del circuito fundamental. También hay dos crestas adicionales Y en la curva de potencia Y en la porción de capacitancia W del circuito y estas se encuentran en lados opuestos del eje X. En nuestra solicitud pendiente sobre un proceso de control de la colocación del calor en el interior del material mediante una onda estacionaria de radiofrecuencia, número de serie 511 .882,
Este es un punto muy importante y significa que la excitación de la rejilla será gobernada por las porciones más energizadas de la inductancia, es decir, las porciones que tienen las crestas de energía Y residiendo en ellas; En nuestra solicitud en trámite; No. de serie 482.646, presentada el 10 de abril de 1943, Patente No. 2.382.435, concedida el 14 de agosto de 1945. No necesitamos medios para ajustar las derivaciones de la rejilla a lo largo de la inductancia L. El hecho de que las derivaciones de la rejilla se conectan con las dos crestas de energía más grandes sobre la inductancia significa que los tubos responderán instantáneamente a cualquier cambio en el consumo de energía causado por la colocación de un dieléctrico en la capacitancia W.
El circuito fundamental oscilará cuando no haya dieléctrico colocado en el condensador de trabajo W o cuando no haya conductor colocado en la inductancia L para calentamiento. Cuando se coloca un dieléctrico consumidor de energía en el condensador de trabajo W, la curva de voltaje se pondrá más en fase con la curva de corriente, como se explica con más detalle en nuestra solicitud en trámite, número de serie 5'11382, y esto cambiará el posicionamiento de las crestas de energía Y residen en la inductancia L. Los conductores de la rejilla recogen la energía y harán que los tubos aumenten su oscilación de modo que se entregue al dieléctrico una mayor energía en la capacitancia de trabajo. El aumento en el consumo de energía tanto en la placa como en los circuitos de rejilla puede detectarse con instrumentos de medición eléctrica adecuados. II
Cuando el circuito fundamental se usa para calentar-'- ing una serie de dieléctricos o conductores sucesivamente, es decir, el método por lotes, el condensador variable C'ina puede ajustarse de modo que un dieléctrico insertado en la capacitancia o un conductor av insertado en la inductancia traerá la todo el circuito sin ajustes adicionales en el balance. y resonancia para que la potencia de salida máxima sea efectiva en la carga. En nuestra solicitud en tramitación sobre un condensador autocompensador, número de serie; 511.358, presentada el 22 de noviembre de 1943, ahora abandonada, mostramos medios novedosos para mantener constante la capacidad del condensador de trabajo independientemente de la forma, tamaño o constante dieléctrica del dieléctrico recibido en el condensador de trabajo. De esta forma el circuito fundamental es: principal.
- ciones.
o'no se recibe un dieléctrico en el condensador de trabajo W.
Se verá de lo anterior que nuestro circuito fundamental tiene dos puntos en la inductancia de mayor disipación de potencia y estos puntos se utilizan para la excitación de la red. El circuito fundamental también tiene dos puntos en la capacitancia de mayor disipación de potencia que pueden usarse para calentar internamente un dieléctrico en estos mismos dos puntos. El uso de los dos puntos en la inductancia de mayor disipación de potencia para la excitación de la red hace que el circuito sea sensible, de modo que la colocación de un dieléctrico en el condensador de trabajo hará que la corriente que fluye en los circuitos de la red y del tanque de placas aumente al mismo tiempo. Al mismo tiempo, el conjunto es estable porque solo una sola onda estacionaria reside en el circuito fundamental y la rejilla aprovecha la inductancia en los puntos más grandes de pérdida de energía y el estrecho acoplamiento entre las inductancias del circuito fundamental y el circuito del tanque de placa hace que todo de los circuitos actúan como. uno y controlado por los grifos de la rejilla o el condensador C, o ambos. En otros circuitos de radio donde el circuito de salida está acoplado inductivamente a un oscilador maestro en lugar de formar parte del mismo, un acoplamiento demasiado estrecho entre los circuitos separados hará que el generador deje de oscilar y los tubos funcionen como rectificadores.
El rango de frecuencia de nuestro circuito de radio es flexible y permite amplias variaciones en la capacidad o carga del circuito de salida sin que se realicen cambios en el ajuste de frecuencia del circuito del tanque de placas, que mantiene durante tal oscilación una estabilidad en el oscilador sin precedentes. La fluctuación de amplio rango adapta el circuito de radio a la transmisión de señales en una amplia banda de frecuencias simultáneamente. Mediante el uso de una señal de cobertura, es posible cegar los receptores de radio. Puede ser una fuente de energía para el tratamiento térmico de tejido vivo como en diatermia o trabajo quirúrgico. Puede tratarse tanto el material inanimado como el animado. La eficiencia con la que el aparato de radio transfiere energía supera con creces todo lo conocido en la actualidad.
las inductancias lhc L y L' tienen un acoplamiento capacitivo mínimo entre ellas en los antinodos de voltaje (donde el voltaje es alto), y a. el acoplamiento más cercano posible en los antinodos actuales (donde la corriente es alta). En nuestra solicitud en tramitación, número de serie 451.064, presentada el 15 de julio de 1912, ahora abandonada, desvelamos y reivindicamos el acoplamiento concéntrico entre dos bobinas. Esto se logra haciendo que la inductancia L siga a la inductancia L solo en una extensión física limitada y alejando los conductores del acoplamiento capacitivo para reducir el efecto. Es posible un mayor rango de frecuencias con un acoplamiento estrecho que con un acoplamiento flojo. En el acoplamiento débil, el aumento del pico de resonancia es más pronunciado y en el acoplamiento estrecho, el aumento de la resonancia es más amplio. El acoplamiento suelto es bueno para la comunicación por radio, ya que agudiza la sintonía, pero reduce la transferencia de energía. El acoplamiento cerrado es deseable en operaciones de calefacción. No es necesario que L y L' estén dispuestos de manera concéntrica; pueden acoplarse inductivamente de otras maneras. Las bobinas L y L podrían ser una y la misma, pero tendrían que usarse condensadores de bloqueo para aislar las rejillas del alto voltaje que se usa en las placas.
El oscilador maestro autoexcitado con su flexibilidad en el rango de frecuencia permite que el circuito fundamental siga amplios cambios en la frecuencia resonante de cargas particulares o equilibrio capacativo dieléctrico domesticado ya sea con solo uno. miembro de sintonización variable, el condensador C sin una pérdida demasiado grande en la transferencia de potencia. El circuito de radio se puede utilizar de varias formas; se puede utilizar como oscilador, amplificador, amortiguador o controlador, etc. Es posible utilizar el circuito para bloquear la comunicación entre unidades motorizadas enemigas mediante la transmisión de una señal en una banda de frecuencias amplia y continuamente adyacente. Esto cubrirá a los potentes receptores de una sola señal en un rango tan amplio que los volverá inútiles para la recepción en bandas determinadas.
El número de piezas se reduce en el conjunto y el ajuste es más fácil debido al mando único ya la simetría de las piezas que componen el conjunto. El método normalmente complicado de buscar resonancia se simplifica. Los principios de diseño empleados pueden usarse para transmisión o recepción, ambos con un éxito sorprendente. El conjunto cambia un porcentaje asombroso de la potencia de entrada en el circuito de trabajo para calentar dieléctricos como madera, plásticos, etc.
La existencia entre dos placas de un condensador de media onda estacionaria se niega comúnmente porque se sostiene que una onda estacionaria no puede acumularse en el aire. Hemos encontrado que la mitad de una onda estacionaria puede agruparse en el aire o en el vacío de manera similar al agrupamiento de una onda estacionaria en un conductor. Hemos determinado la existencia de una semionda estacionaria entre los electrodos al constituir un condensador y también al constituir parte de la capacitancia de un circuito resonante. El tamaño de estos electrodos para ilustración puede ser infinitamente variable como se muestra en nuestra solicitud en trámite sobre un condensador autocompensante para calentar dieléctricos con ondas de radiofrecuencia, número de serie 511,358 presentado el 22 de noviembre de 1943. existe una onda entre dos electrodos, cada uno de los cuales constituye tan solo veinte pulgadas cuadradas de área y está separado por no más de dos a cinco pulgadas; y hemos encontrado la misma condición entre electrodos cada uno de quinientas pulgadas cuadradas de área y separados entre ocho y diez pulgadas.
La frecuencia a la que se realizaron estos experimentos varió de diez a cincuenta megaciclos y en el caso de los electrodos pequeños, la frecuencia fue de treinta megaciclos. De acuerdo con las autoridades aceptadas actualmente, sería imposible que una media onda se mantuviera entre superficies separadas solo cinco pulgadas porque la longitud física de una media onda en treinta megaciclos es muchas veces la distancia. Los expertos están de acuerdo en que existe entre los platos de tales electrodos un gradiente de voltaje; hemos encontrado que todos los componentes de una onda estacionaria media residen entre los platos de un condensador en un sistema simple de onda estacionaria única.
La inductancia y la capacitancia de un circuito resonante de onda estacionaria sirven como límites generales para las formas o gradientes de onda estacionaria residentes en el circuito. Los platos del condensador que sirven como capacitancia en un circuito resonante tan simple no son necesariamente los puntos específicos exactos en los que los nodos de corriente y los antinodos de voltaje pueden evidenciarse. Dependiendo de la capacitancia general y el diseño, estas posiciones simplemente sirven como límites en el área general. constituyendo una combinación de inductancia y capacidad que juntas forman el área de estos límites respectivos. Sin embargo, es muy posible que en un solo sistema de onda estacionaria, los platos de la capacitancia sirvan más o menos como límites exactos de estos puntos de nodo de corriente y antinodo de voltaje.
La evidencia es convincente de que en un sistema simétrico simple de resistencia cero, los dos antinodos de corriente de una sola onda estacionaria caen respectivamente en el centro de la inductancia y en el centro de la capacitancia, mientras que los nodos de voltaje caen en estos mismos puntos. La capacitancia en un sistema tan simple sirve como límite para la mitad de una onda estacionaria completa y la inductancia sirve como límite para la otra mitad de una onda estacionaria completa y, por lo tanto, en un sistema oscilante simple, hay una onda estacionaria completa residente. que es la resultante de los campos de fuerza con sus respectivos puntos nodales y antinodales colocados de acuerdo con los límites proporcionados por las inductancias y la capacidad.
Esta invención elimina la necesidad de hacer coincidir la impedancia y la resonancia entre un oscilador maestro y un circuito de salida separado al eliminar todos menos un circuito resonante fundamental que en sí mismo constituye todos los elementos del generador, pero que al mismo tiempo incluye una carga de trabajo como un parte inherente de su inductancia y capacidad. Se puede aplicar una fuerza restauradora a nuestro circuito de onda estacionaria única sin aumentar el número de ondas estacionarias residentes en el circuito.
Para la resistencia introducida en un circuito de sesenta ciclos, los resultados del cambio de fase y la pérdida de potencia se pueden calcular de manera efectiva mediante el método vectorial que muestra la potencia promedio total consumida. El vector solo muestra el total de todo el efecto. La onda viajera estudiada por diagramas vectoriales muestra el efecto promedio en largas distancias. La onda estacionaria estudiada por diagramas gráficos no promedia su efecto sino que de otra manera mantiene posiciones fijas e identificables de conversión de energía.
Los efectos de distribución de potencia en una onda estacionaria media no se pueden mostrar mediante promedios como si se tratara de un análisis vectorial. El método vectorial podría llevar a la creencia de que la distribución del calor es uniforme. El análisis de la distribución de calor por ondas estacionarias muestra la ubicación real.
Es en la construcción y adecuación de este circuito a los fines de calentamiento de leña, colocación de líneas de cola, precalentamiento de preformas plásticas, secado de materiales y otros procesos, lo que ha llevado a descubrir que en este circuito donde las piezas están correctamente proporcionadas y simétricas, solo hay residente una onda estacionaria completa. Dos o más múltiplos de la mitad de las ondas estacionarias pueden volverse residentes, pero con el diseño y la construcción adecuados, esta unidad es tan simple y estable que los parásitos no se infiltran, ni el circuito como unidad se convertirá en el lugar de reproducción de las oscilaciones espurias.
En cualquier circuito de radio donde haya más de una onda estacionaria completa, es probable que se desarrollen frecuencias y armónicos espurios que molesten al diseñador y que surjan parásitos, saltos de frecuencia, pérdidas de calor y otras evidencias indeseables. Donde hay una sola onda estacionaria incluso variable en cuanto a la frecuencia en un rango de frecuencias adyacentes por una variación de uno o más de los componentes del circuito, se elimina gran parte de la desgracia creada por el crecimiento de frecuencias parásitas y espurias. Este funcionamiento de onda estacionaria única posibilita un radiogenerador en el que la carga, ya sea metálica o dieléctrica, en la que se produce una pérdida de calor, constituye parte fundamental de la inductancia y/o capacidad del sistema oscilante.
A medida que se crea calor en el trabajo, actúa como una pérdida en algún componente de un circuito, como en el caso de la madera, y luego cambia la constante dieléctrica de la carga. Esto, a su vez, cambia los componentes del circuito, de modo que el resultado común es un cambio de frecuencia. Por lo tanto, a medida que se introduce calor en la carga, o se produce una pérdida de calor, a menos que el generador de radio pueda cambiar con la constante dieléctrica o la carga y compensar por lo tanto en algún otro componente del circuito, o a menos que el circuito de salida mantenga resonancia con la frecuencia del oscilador maestro, resulta una disminución en la eficiencia de la salida.
Cuando una carga constituye una parte de la capacitancia de un circuito resonante separado sintonizado a la frecuencia fija de un oscilador maestro, como es la práctica actual, cuando ocurre tal pérdida dieléctrica, es necesario reajustar la frecuencia y la impedancia de la carga. circuito para ajustarse al del oscilador maestro o generador. Esto requiere una revisión constante de la sintonía en un sistema que contiene dos o más circuitos en los que residen en cada circuito una o más ondas estacionarias separadas.
Al hacer que la carga forme parte del oscilador maestro o generador, en el que solo existe una única onda estacionaria completa, en la que la carga constituye parte del circuito mismo, se elimina la necesidad de igualar la resonancia y la impedancia entre el generador y un circuito de salida separado o como entre dos circuitos separados y distintos en los que reside más de una onda estacionaria.
A medida que se produce el calentamiento y cambia la constante dieléctrica donde la carga es parte de un único generador de ondas estacionarias, dado que no hay otro circuito con el que la resonancia y la impedancia deban coincidir constantemente, se experimenta una disminución muy pequeña en la eficiencia de la salida. Por la pequeña disminución que pueda haber, se pueden hacer fácilmente pequeñas compensaciones en otros componentes del circuito para mantener la eficiencia al máximo durante el cambio en las constantes dieléctricas de la carga. En el circuito de las Figuras 6 o 7, dado que el dieléctrico en la carga W es parte de la capacitancia total, se pueden realizar pequeñas variaciones del condensador del tanque de placa variable C para compensar los cambios de la constante dieléctrica y, por lo tanto, se puede mantener la salida del circuito. como máximo.
Si el cambio dieléctrico es relativamente grande para cargas grandes, el ajuste de las tomas de ajuste vernier de rejilla l y 2 a lo largo de los lados de las inductancias de rejilla de salida L2 y L3 se puede realizar junto con los ajustes de la capacitancia del tanque de placa C. En el caso de madera, por ejemplo, la constante dieléctrica cambiará a medida que la madera pierda humedad, y esto requerirá una reducción de la longitud de onda o un aumento en la frecuencia para mantener la salida del tubo al máximo. Tanto la capacitancia del tanque de placas como los ajustes de toma de rejilla se realizarán en el mismo sentido durante dicho cambio dieléctrico, y ambos se pueden realizar durante la operación sin necesidad de detener el funcionamiento del oscilador. Esta fase particular de ajuste durante la operación completa ofrece una ventaja particular para mantener la máxima eficiencia de salida.
Como tal, el cambio dieléctrico tiene lugar en un circuito como se muestra en las Figuras 6 y '7 y como ajuste haciendo coincidir un circuito de carga separado con el circuito resonante, porque la carga forma parte del circuito mismo. El sistema de onda única resultante de un circuito de este tipo permite variar la frecuencia y permite que el circuito se adapte a una variación infinita de tamaños y formas de carga. El cambio dieléctrico en la carga se compensa fácilmente con capacitancias en paralelo manteniendo así una eficiencia máxima durante toda la operación del circuito.
Nuestro descubrimiento de que una onda estacionaria completa reside en un circuito de medidor de onda simple se confirma no solo por la distribución de los campos de fuerza entre los miembros de capacidad de tal sistema, sino también por la distribución de voltaje y corriente dentro del circuito. porción de inducción del mismo. Se acepta comúnmente que un dispositivo de medición de corriente colocado en cualquier punto a lo largo de la inductancia de un sistema de medición de onda resonante simple registrará una distribución equitativa de la corriente de radiofrecuencia. Nuestros hallazgos cuestionan tales teorías de distribución uniforme de corriente de radiofrecuencia y confirman gradientes definidos de voltaje y corriente existentes en la porción de inductancia del circuito. Un antinodo de corriente, en un sistema simétrico, está ubicado en el centro físico de la inductancia y es en este punto donde la corriente es mayor. En puntos simétricos alejados del punto central de la inductancia, la distribución de corriente es tal que aparece una cantidad menor en el dispositivo de medición de corriente. Cuanto mayor sea la distancia que uno se aleje del punto central, menor será la lectura de corriente hasta que se alcance el llamado límite del nodo de corriente de onda estacionaria y el antinodo de voltaje. Es en tal punto límite que no existirá corriente en el circuito y el voltaje será máximo en su relación desfasada.
La distribución del campo electromagnético en la porción de capacitancia de tal sistema de medidor de onda estacionaria única es confirmada por otros experimentos como la quema de madera, etc., cuando se coloca entre las placas del condensador. En muchos casos, se ha encontrado que por una proporción inapropiada de la inductancia o de la capacidad, o de ambas, se puede hacer que resida en el sistema más de una onda estacionaria completa, pero el calor se genera dentro de tales límites de onda algo en proporción a la resistencia. , y así se experimenta el desperdicio. Cuando esta condición está en efecto, los límites, como los que podrían obtenerse en un sistema de onda única, se alteran y distorsionan. Una vez obtenida una determinada dosificación y simetría de las piezas para una frecuencia dada,
En. procesos de calentamiento de materiales por la penetración de ondas de radiofrecuencia o por lo que comúnmente se llama desplazamiento para crear una pérdida de calor dentro del dieléctrico en lugar de una pérdida de calor en las partes componentes del circuito generador resonante. Hay dos posiciones antinodales actuales en cada onda estacionaria completa. y cada uno es un límite dentro del cual se puede crear calor. Por una simple regla empírica, podemos
Por lo tanto, concluyo que, dado que generalmente es adyacente a las posiciones antinodales actuales en un sistema, si reside en ese em más de una onda estacionaria completa, pueden ocurrir pérdidas de calor indeseables en proporción al número de áreas antinodales actuales. en exceso de dos. Si, por otro lado, podemos limitar las posiciones antinodales actuales en un sistema a solo aquellas que son los componentes fundamentales de una sola onda estacionaria, colocando la carga en el límite de una de esas posiciones antinodales actuales, o dentro de los límites entre cuyos campos de fuerza de ondas estacionarias son residentes, utilizaremos la cantidad máxima de calor que se puede crear dentro de un sistema oscilante dado. Naturalmente, si se desperdicia calor en ciertos componentes del generador, dicho calor no puede utilizarse en el trabajo.
Esta es una de las razones por las que en nuestro diseño limitamos el sistema oscilante maestro, en el que el trabajo constituye una parte fundamental de la inductancia y la capacidad, a uno en el que solo se encuentra una onda estacionaria completa de energía de radiofrecuencia. Es uno de los propósitos de esta invención, por lo tanto, colocar el trabajo en el oscilador maestro fundamental como parte de su inductancia y capacidad, para mantener la residencia en dicho circuito de una sola onda estacionaria completa y así utilizar la cantidad máxima posible. de energía en forma de calor realizado en el trabajo.
Debido a que un componente de corriente continua de alto voltaje debe utilizar la inductancia de la placa para el mantenimiento de la fuerza restauradora del suministro B a la placa, es deseable y preferible establecer la pérdida dieléctrica en la onda de radiofrecuencia media estacionaria en la capacitancia de los circuitos de la red. W, donde los altos voltajes de corriente continua no se conviertan en un factor perturbador para el operador u otras personas que puedan entrar en contacto con el circuito de carga.
Establecer la capacidad total del circuito libre, incluido el dieléctrico de alta pérdida dentro de un rango, de modo que la frecuencia del circuito de entrada pueda variar mediante el control de la capacitancia en el circuito del tanque de placas, permite un fácil ajuste de la amplitud de la placa y la rejilla. oscilaciones con respecto al cátodo.
Deseamos mantener en los componentes de radiofrecuencia de cualquier sistema que se utilice como un sistema de onda estacionaria único, en el que solo reside una onda estacionaria completa como se ha descrito anteriormente. De esta manera eliminamos la necesidad de igualar la resonancia entre circuitos donde hay más de una onda estacionaria. En el circuito ordinario de contrafase de placa sintonizada con rejilla sintonizada, encontramos que en realidad hay dos componentes de tanque separados: un sistema de rejilla y un sistema de placa sintonizados por separado, pero acoplados capacitivamente a través de dos o más tubos de vacío.
En el sistema mostrado en las Figuras 6 y 7 donde la relación de acoplamiento entre la rejilla y los circuitos del tanque de placas es tal que hace que la inductancia mutua L y L' sea una sola inductancia para radiofrecuencia; quitar un tubo de tal sistema simplemente reduce la capacidad total del sistema de onda estacionaria única y no destruye la relación inductiva o capacitiva entre la rejilla y la placa ni destruye la oscilación. De esta manera de interrelacionar la inductancia y la capacidad del circuito para que el tubo de vacío en efecto forme una capacitancia adicional en paralelo con la capacitancia básica del sistema simple de onda estacionaria simple, introducimos fuerza restauradora en el sistema a través de los tubos de vacío sin la necesidad de aumentar el número de ondas estacionarias completas de energía electromagnética, y Nosotros, por lo tanto, mantenemos los límites simples en el sistema que forman una residencia para una sola onda estacionaria completa. Este es uno de los puntos fundamentales de nuestra invención y marca una diferencia básica entre el diseño de circuitos alrededor de los fundamentos de la colocación de ondas estacionarias y el diseño de circuitos alrededor de componentes acoplados separados, cada uno de los cuales consta de circuitos tanque resonantes en sí mismos.
Cuando el circuito de las Figuras 6 y 7 se emplea como oscilador maestro con la carga formando parte de la capacitancia del propio circuito, la energía suministrada como fuerza restauradora a través de los tubos de vacío mantiene la oscilación y el sistema no requiere frecuencia ni impedancia. a juego con cualquier otro circuito. Al variar las capacitancias en el circuito, se puede obtener una oscilación máxima de la rejilla que da como resultado un rendimiento máximo del tubo; la variación de dichas capacidades varía la amplitud de la oscilación de la rejilla y tanto la corriente de la rejilla como la de la placa suben y bajan juntas. No es necesario moverse para obtener el máximo rendimiento del tubo porque no hay un circuito de carga separado con el que sea necesario igualar la resonancia y la impedancia.
Son numerosas las ventajas añadidas del circuito descrito y el método de diseño de onda estacionaria en el que el trabajo cumple la función de ser parte de la capacitancia del oscilador maestro y en el que la resonancia se limita a una sola onda estacionaria completa.
Cuando la corriente de la rejilla y la placa se elevan juntas hasta un pico de rendimiento del tubo de vacío con un solo control principal en el circuito, se hace posible una operación simplificada que elimina toda necesidad de adaptación de impedancia o movimiento para aumentar el rendimiento del tubo. Cuando la carga o el trabajo es parte de la capacitancia en un sistema oscilante de onda única, un cambio en su constante dieléctrica puede medir el grado de trabajo realizado. No hay necesidad de acoplar libremente un circuito de carga separado a un oscilador maestro u otra fuente de energía, por lo que se reducirán las pérdidas inherentes a un sistema de ondas estacionarias múltiples y se incrementará la eficiencia general. La frecuencia de un sistema oscilante maestro en el que la carga es parte del circuito es variable en un amplio rango y mantendrá una oscilación estable en ese rango; no está fijado a ninguna frecuencia,
Las cargas pueden hacer contacto o estar separadas de los electrodos en un solo sistema de onda estacionaria sin afectar su eficiencia de salida, prestándose a una multiplicidad de usos donde puede no ser práctico que la carga haga contacto directo con los electrodos entre los cuales se encuentra el campo de fuerza cuyo cambio de fase entre los elementos que genera calor.
Hasta ahora hemos expuesto la cuestión de obtener y mantener las ventajas que resultan de un solo sistema oscilante de onda estacionaria completo. Sin embargo, esta invención no se limita a esos factores. La ubicación del efecto de calentamiento entre las partes de capacitancia e inductancia del sistema es de suma importancia en el uso adecuado de dicho sistema. Además, el diseño adecuado y el uso del efecto de calentamiento en un dieléctrico colocado en una capacitancia del sistema es donde la aplicación práctica de la invención se relaciona con su uso en los procesos de producción. Por lo tanto, un análisis de la utilización de energía aclarará aún más la invención.
La asociación de inductancia y capacidad como en un medidor de onda simple o sistema oscilante se representa gráficamente en la Figura 3. Las dos placas P y P representan la capacidad C y la inductancia L se estira en línea recta y está conectada a las mismas placas.
Suponga un oscilador electrónico compuesto por una capacitancia (W), consulte la Figura 7, cuyas pérdidas dieléctricas se acercan a cero. Entonces el electrón displacedisponingly largo período de tiempo.
En las posiciones instantáneas 0, c, 0 a lo largo del gráfico, Figura 8, toda la energía impartida en el sistema existe en forma de energía potencial debido a que estas posiciones son puntos de máxima concentración alterna y rarefacción de electrones. El campo de fuerza asociado con este estado se conoce como campo electrostático. En la posición instantánea 11, d, toda la energía se ha convertido al estado cinético y el campo de fuerza asociado con este estado se conoce como campo magnético. En este instante ambas placas P y P están igualmente cargadas. En promedio, el 50% de la energía existe como potencial y el 50% como energía cinética.
La curva Y en la figura 8 representa la tasa de cambio de energía de un estado a otro con respecto al tiempo y la suma de las áreas e y e representa la energía total impartida originalmente al sistema porque en la condición de onda estacionaria, el desplazamiento de electrones es de una placa P de la capacidad a la placa opuesta P, a través del dieléctrico de la capacidad y también a través del material de la inductancia simultáneamente. Tenga en cuenta la dirección de las flechas que se muestran en la Figura 8. En la misma figura, el área de los bucles negativos de e, e es aproximadamente igual al área de los bucles positivos, lo que indica una aproximación a cero pérdida total de energía en el circuito. En nuestra solicitud en tramitación, número de serie 511.882, mostraremos lo que ocurre con las curvas de potencia Y cuando la curva de tensión y la curva de corriente se ponen más en fase entre sí.
Dentro de los sistemas atómicos y moleculares que componen el dieléctrico, una parte de la energía cinética del desplazamiento de electrones se convierte en energía térmica. La pérdida de energía es directamente proporcional al número de átomos y/o moléculas que componen el volumen del dieléctrico. Así, en el sentido amplio del término, la resistencia crece a medida que aumenta el volumen de dieléctrico. Por otro lado, la resistencia del bucle de inductancia es óhmica en sus características, aumentando la resistencia a medida que aumenta la frecuencia debido al efecto pelicular. La llamada resistencia del dieléctrico cambia con la frecuencia.
El condensador variable C" está en paralelo con el condensador de trabajo W. Ambos condensadores pueden ajustarse para equilibrarse en el mejor punto de excitación de la red. El condensador de trabajo W puede fijarse en cuanto a capacidad. La colocación de un dieléctrico en el condensador de trabajo consumir energía del circuito de trabajo y la longitud de onda disminuirá. El condensador variable C se puede desenredar para reducir la longitud de onda de la capacitancia total y mantenerla en equilibrio con el circuito de salida de trabajo. Dado que el condensador del circuito de salida W es una constante, solo hay que controlar un condensador variable C. El circuito total puede tener una variación de longitud de onda hacia arriba o hacia abajo de hasta un 20 %, ya que la inductancia de la red L se reduce por el cambio dieléctrico resultante de la carga que absorbe la energía en el circuito de trabajo. ,el condensador variable se puede desenredar para reducir la longitud de onda total del circuito.
iii
Los grifos regulables de rejilla tierra 2 actúan como un eje para mantener en equilibrio el circuito de trabajo y el circuito del tanque de placas entre sí. A medida que el aumento de la resistencia dieléctrica hace que las curvas de voltaje y corriente entren más en fase entre sí, los picos de la curva de potencia de inductancia también cambiarán y se colocarán completamente en posición con las posiciones de derivación de la red y esto aumentará la excitación de la red que a su vez hacer que los tubos T y T entreguen su mayor fuerza restauradora al circuito. Los medidores en los circuitos de rejilla y placa mostrarán un aumento simultáneo en el flujo de corriente tanto en el circuito del tanque de placa como en el circuito combinado de salida de rejilla.
El dieléctrico puede tener casi cualquier forma, como una tira larga de madera o madera contrachapada, y se pueden usar los medios, que se muestran en nuestra solicitud en trámite junto con la presente sobre una máquina secadora de madera, número de serie 432,936, presentada el 2 de marzo de 1942, o cualquier otro medio para mover el dieléctrico a una velocidad deseada a través de la capacitancia W.
Reclamamos:
1. Una pluralidad de tubos de vacío que tienen cátodos conectados entre sí y que tienen rejillas y ánodos, una inductancia conectada entre dichos ánodos, un medio inductivo y una carga conectada en serie, siendo dicha conexión de carga ajustable a lo largo de las partes extremas de dicho medio inductivo, conexiones desde dichas rejillas a puntos ajustables a lo largo de dichos medios inductivos, y estando acoplada dicha primera inductancia a una parte intermedia de dichos medios inductivos.
2. En un dispositivo del tipo descrito, un medio inductivo y una carga en serie, medios para ajustar la cantidad de inductancia en serie con dicha carga, una segunda inductancia en estrecha relación inductiva con la parte central solamente de la primera inductancia, una una pluralidad de tubos de vacío que incluyen placas con la segunda inductancia conectada entre las placas de los tubos de vacío y que constituyen una parte del oscilador de radiofrecuencia autoexcitado en el que se convierte en parte el medio inductivo mencionado en primer lugar, y una conexión entre cada rejilla y un punto en dicha primera inductancia lejos de dicha parte central.
3. En un oscilador autoexcitado que incluye tubos de vacío con rejillas y placas, dos medios inductivos, estando el primero conectado entre las placas de los tubos de vacío y constituyendo una parte de dicho oscilador y teniendo la segunda inductancia una carga en serie con el mismo ajustable a lo largo de los extremos de dicha segunda inductancia donde las rejillas de los tubos de vacío que constituyen una parte del oscilador se conectan de manera ajustable a lo largo de partes de i dicha segunda inductancia alejándose de su centro o porción intermedia y entre dicho centro y el extremo que se une a la carga, el centro parte de la cual la segunda inductancia está acoplada a una parte intermedia de dicha primera inductancia.
4. Un circuito de radiofrecuencia que comprende una capacitancia en serie con una inductancia, teniendo dicha inductancia un punto antinodal de corriente, un oscilador maestro que incluye un circuito tanque de placas que tiene una inductancia con su punto antinodal de corriente acoplado inductivamente al punto antinodal de corriente de la inductancia mencionada en primer lugar, incluyendo dicho oscilador maestro un circuito de rejilla con derivaciones conectadas a la inductancia mencionada en primer lugar en los dos puntos de mayor pérdida de energía, estando adaptada dicha capacitancia para recibir un dieléctrico para equilibrar y resonar el primer circuito con el oscilador maestro.
5. Un circuito de radiofrecuencia que comprende una capacitancia en serie con una inductancia, teniendo dicha inductancia un punto antinodal de corriente, un oscilador maestro que incluye un circuito tanque de placas que tiene una inductancia con su corriente antinodal Las referencias f01 10W1!1g están registradas en el punto acoplado inductivamente al antifile actual de este punto nodal de patente de la inductancia mencionada en primer lugar, dicho oscilador maestro PATENTES DE LOS ESTADOS UNIDOS Incluyendo un circuito de rejilla con derivaciones Número Nombre Fecha conectadas a la primera- inductancia nombrada en los dos puntos más grandes de pérdida de energía, dicho primerojg gg -flg X inductancia nombrada siendo adaptada para recibir un conductor 2103440 Wei senber p 1937 para equilibrar el primer circuito 10 2130758 R g S 6 1938 y resonancia con el oscilador maestro . 2276994 gg gg g Mf 19-42 JULIUS MANN' 2,382, 435 Mann et al.1. 14 de agosto de 1945 GEO. F. RUSSELL.
