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Anordnung zur Schwingungserzeugung mittels elektrischer Entladungsgef sse.
Angemeldet am 30. Dezember 1921 ; Priorität der Anmeldung im Deutschen Reiche vom 22. Jänner 1921 zuerkannt.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schwingungserzeugung mittels Entladungsgefässen beliebiger Art. Es können solche mit glühender Kathode, mit lichtelektrischer Kathode oder Queck- silberkathode zur Anwendung kommen. Wesentlich ist nur, dass das Entladungsgefäss eine Basis besitzt, die aus einer oder mehreren Kathoden bestehen kann, und dieser Basis zwei oder mehr anodenartig wirkende Elektroden zugeordnet sind.
Das neue und wesentliche der Erfindung besteht darin, dass über eine oder auch mehrere, aus
Kathode und Anode bestehende Entladungsstrecken ein Nutzstrom fliesst, während über eine oder mehrere der andern Entladungsstrecken, deren Stromdurchlässigkeit oder Spannungsgefälle oder beides auf elektrostatischem oder elektromagnetischem oder sonstigem Wege zusätzlich beeinflusst wird, ein in Abhängigkeit von dieser Beeinflussung veränderlicher Teil des Entladungsstromes der gemeinsamen
Kathode oder des von der sämtlichen Entladungsstrecken gemeinsamen Energiequelle gelieferten
Stromes fliesst..
Das Prinzip der Erfindung sei an Hand des Schemas der Fig. 1 näher erläutert. In einem Ent- ladungsgefäss 1 sei eine Glühkathode 2 mit der Heizquelle 3 und Regelwiderstand 4 angeordnet. 5,6 seien beispielsweise zwei Anoden in solcher Lage gegenüber der Kathode 2, dass beide für sich den ganzen
Elektronenstrom maximal aufzunehmen imstande sind. Die Anoden 5, 6 liegen am positiven
Pol einer Energiequelle 8, deren negativer Pol an der Kathode 2 liegt. Die Energiequelle 8 wird durch den Kondensator überbrückt und in der Zuleitung zu 6 liegt der Schwungradkreis 7. In den Weg zwischen
Anode 5 und der Kathode 2 ist eine Hilfselektrode 10 geschaltet, welche in der Schaltung der Fig. 1 eine
Beeinflussung durch den Schwingungszustand des Kreises 7 mittels der Kopplungsspule 11 unterliegt.
Es möge zunächst der Fall betrachtet werden, dass die Kathode 2 das Mass für die Maximalleistung in dem Entladungsgefäss darstellt. Diese hängt ab von dem Glühzustand der Elektrode 2, welche bei einer bestimmten Temperatur und Grösse auch nur ein bestimmtes maximales Elektronenquantum aus- zusenden imstande ist, das wiederum von der Spannung an den Hauptanoden 5, 6 abhängen kann.
Jedenfalls ist hiedurch ein System fixiert, welches bei einer bestimmten Einstellung der Heiz-bzw.
Energiequelle 3 bzw. 8 und der gegebenen Grösse des Entladungsgefässes, ferner in Abhängigkeit von seiner
Evakuierung oder den sonstigen, eingebrachten Mitteln einen maximalen Elektronenstrom und damit eine maximale Leistung der Röhre ergibt.
Der Schwingungsvorgang kann nun etwa folgendermassen erklärt werden. Beim Einschalten der Röhre ist der Kondensator des Schwungrades 7 nicht aufgeladen und bietet daher für den Strom, welcher von der Kathode 2 zur Anode 6 und von dieser über den Kondensator 7 zur Energiequelle zurückfliesst, einen geringen Widerstand, und es liegt daher die volle Spannung der Energiequelle zwischen Kathode 2 und Anode 6. Bei fortschreitender Aufladung des Kondensators wird auch dessen Gegenspannung erhöht, man erhält hiedurch gleichsam einen grösseren Widerstand im äusseren Kreise und der Teil der Spannung, der auf den Weg zwischen Kathode und Anode 6 entfällt, wird geringer. Ist der Kondensator des Schwung- rades 7 voll aufgeladen, so wird hiedurch der Strom in diesem äusseren Kreise von selbst durch die hohe
Spannung am Kondensator unterbrochen.
Würde nun der Elektronenstrom auf dem Wege 2,6 stets konstant bleiben, so könnte er dauernd über die parallelgeschaltete Selbstinduktion des Schwungrades unter Umgehung des Kondensators fliessen, und eine Schwingung in diesem Schwungrad könnte nicht
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zustande kommen ; denn diese Selbstinduktion wäre dann von Gleichstrom durchflossen, dem sie einen erheblichen Widerstand nicht entgegensetzt. Um daher eine Pulsation dieser Selbstinduktion zu erzielen und damit einen Schwingungszustand des Schwungrades zu ermöglichen, wird dieser Elektronenstrom in diesem äusseren Kreise künstlich gesteuert. Dies erfolgt durch das Gitter 10 im Entladungsweg der Elektroden 2, 5.
Entsprechend der höheren Aufladung des Kondensators im Schwungrad 7 und der damit verminderten Stromaufnahme des letzteren wird nämlich der Zustand des Gitters 10 so geändert, dass immer mehr Elektronen von der Kathode 2 zur Anode 5 fliessen können, dementsprechend also der Strom im Entladungswege 2, 6 selbsttätig herabgesetzt und aus einem an sich möglichen konstanten Gleichstrom zwangsläufig ein pulsierender Gleichstrom gemacht. Dieser unterstützt dann in der Selbstinduktion des Schwungrades 7 die Wirkung des Kondensators und eine oszillierende Entladung kann in diesem Schwungrad zustande kommen. Sobaldnämlich ? ich der Kondensator entladen hat, wird das Potential des Gitters 10 umgekehrt, dadurch der Widerstand zwischen Kathode 2 und Anode 5 wieder erhöht und ein grösseres Elektronenquantum dem Stromweg, 2, 6 zugeführt.
Der zuerst beschriebene Vorgang wiederholt sich dann zwangläufig. Durch entsprechende Entfernung der angewandten Hauptelektroden voneinander, durch entsprechende Einstellung der Vorspannung des Gitters usw. kann dann erreicht werden, dass die erforderliche Dosierung der Elektronenentladung zwischen den beiden Anoden mit grösstmöglichen Differenzen des Maximums und Minimums erfolgt.
Die gleiche Wirkung kann natürlich erzielt werden, wenn an Stelle einer Glühkathode mit maximaler Emissioosfähigkeit eine Stromquelle maximaler Leistung gewählt wird. Denn aus der Glühkathode kann nicht mehr Strom austreten, als die Energiequelle 8 hergibt. Durch vorgeschaltete Drosselspulen kann dafür gesorgt werden, dass der Strom beider Impulse stets gleiche Spannung behält. Dieses Mittel würde also schon allein ausreichen, um den Elektronenstrom in den erforderlichen Differenzen des Maximums und Minimums schliessen zu lassen. Es kann dann beispielsweise eine Schaltung gemäss Fig. 2 gewählt werden.
Es wird dann eine Energiequelle 8 unter Vorschaltung von Drosseln 12, 14 an zwei Entladung gefässe gelegt, die ebenfalls mit Glühkathode arbeiten mögen, deren Temperatur durch nicht gezeichnete Mittel gleich oder verschieden gehalten werden kann je nach Art der Röhren, Anordnung der Elektroden in diesen usw. Das Entladungsgefäss 15 entspricht dann der Strecke 2, 5 des Entladungsgefasses der Fig. 1, während das Entladungsgefäss 16 der Strecke 2, 6 des Entladungsgefässes der Fig. 1 entspricht.
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fäden, Wahl der Röhren usw. kann ein für allemal oder betriebsmässig veränderlich dann die Grösse der Schwingungserzeugung durch die Röhre 16 festgelegt werden.
An Stelle der Entladungsgefässe mit Glühkathode gemäss Fig. 2 können beliebige andere Entladungsgefässe gewählt werden, beispielsweise mit Quecksilberkathode. Durch dauernde Erregung kann dafür gesorgt werden, dass die Ionisierung der Röhre 16 stets konstant vorhanden bleibt, ebenso in der
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erfolgen, welche den Ionisierungsstrom einmal auf die Anode des Entladungsgefässes 15 lenken und dann wiederum von dieser ablenken, wie dies ja an sich bekannt ist. An Stelle dieser Ablenkung könnt3 eine jedesmalige Zündung des Lichtbogens treten.
Der Schwungradkreis 7 kann beispielsweise einer Antenne angehören und zur Abgabe von Nutz-
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andern schwingungsfähigen Systems dienen kann, oder auch nur als Energievernichtungsteil wirkt.
Um die Wirkung einer Röhre 16 zu verbessern oder einzustellen, kann auch ausser der Temperaturver- änderung'der Kathode ein Gitter 18 angewendet sein, das eine bestimmte einstellbare Vorspannung besitzt und auch dadurch die Entladung in diese. Röhre verschieden gestaltet. Es dient aber nicht Steuerungszwecken, da seine Vorspannung konstant gehalten wird.
In praktischer Verwendung wird die Röhre 15 als Energievernichtungsteil verwendet werden,
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stattfinden, indem die Röhre 15 Nutzstrom und die Röhre 16 Verluststrom liefert.
Die dargestellte Schaltung lässt eine Selbststeuerung zur Erzeugung ungedämpfter dauernder
Schwingungen erkennen, deren Frequenz durch den Schwun6"radkreis 7 bestimmt ist. Es ist nun möglich,
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in den Kreis der Spule 11 (Fig. 1, 2), der Anode 5 bzw. der Röhre 15 oder der Anode 6 gelegt wird. Durch Niederdrücken der Taste wird die Hoehfrequenzschwingung eingeschaltet, durch Loslassen beendet.
Sollen Hochfrequenz-Telephoniewellen ausgesandt werden, so kann-ein Mikrophon in den Kreis der
Spule 11 (Fig. 1, 2) oder der Anode 5 bzw. der Röhre 15 eingeschaltet werden. Soll einfache Telephonie verstärkt ausgesandt werden, so ist der Schwungradkreis 7 durch Kopplungsorgane mit der Leitung zu ersetzen. Die Spule 11 (Fig. 1, 2) ist dann nicht mehr mit dem Kreise 7 gekoppelt, sondern mit dem ) Mikrophonkreis.
Ebenso kann aber auch der über die Strecke 2,6 bzw. die Röhre 16 fliessende Strom dadurch geändert werden, dass die Strecke 2, 10 bzw. der Gitterkreis der Röhre 15 durch induktive 'Wirkung oder sonstige Spannungsänderung beeinflusst wird, oder die Röhre 15 ganz oder nur deren Gitter-
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kreis durch Einschaltung von Zusatzwiderständen beeinflusst oder, wenn gewünscht, kurzgeschlossen werden. Durch Einschaltung dieser Widerstände oder den Kurzschluss bei der Röhre 15 wird der Strom, der über die Röhre 16 fliesst, vergrössert bzw. geändert und beeinflusst werden können.
Schliesslich kann auch eine Selbststeuerung der Röhre 15 eintreten, indem an deren Gitter und Anode voneinander hängige Schwungradkreise gelegt werden, die auf gleiche Schwingungszahl abgestimmt werden, und ebenso muss dann das Schwungrad ? auf die gleiche Schwingungszahl abgestimmt werden, wobei aber durch entsprechende Mittel die notwendige Phasenverschiebung um etwa 180 elektrische Grade gesichert werden kann.
Alles, was bezüglich der Schaltung der Fig. 2 ausgeführt wurde, kann auch entsprechende Anwenduny für die Anordnung der Fig. 1 finden und umgekehrt. Ebenso kann die Zahl der Strecken 2, 6 bzw. 2,5 der Fig. 1 und die Zahl der Röhren 15, 16 entsprechend der erforderlichen Leistung vermehrt oder verringert werden, und diese Vermehrung und Verminderung kann betriebsmässig vorgenommen werden.
Auch kann dafür gesorgt werden, dass Röhren verschiedener Grösse bzw. Entladungsstrecken verschiedener Grösse abwechselnd oder gruppenweise entsprechend der geforderten Leistung ein-und ausgeschaltet werden können.
Die Strecke 2,6 bzw. die Röhre 16 kann in ihrer äusseren Schaltung auch mit mehr als einem
Schwungradkreis in Parallelschaltung der letzteren verbunden werden. Soll die von jedem dieser Schwungradkreise erzeugte Welle verschieden sein von derjenigen, welche durch einen andern Schwungradkreis erzeugt wird, so kann die Selbststeuerung in einfacher Weise dadurch verwirklicht werden, dass eine der Zahl der Schwungradkreise entsprechende Zahl von Strecken 2, 5 bzw. Röhren 15 vorgesehen werden, und jede dieser Strecken bzw. Röhren durch je einen der mehreren Schwungradkreise gesteuert wird.
Es ist dann möglich, mit derselben Nutzstrecke 2,6 bzw. Röhre 16 eine Mehrzahl von Schwingungen ohne gegenseitige Störung gleichzeitig zu erzeugen, oder auch die Zahl dieser Strecken 2,6 bzw. Röhren geringer zu wählen als die Zahl der Schwungradkreise bzw. Energievernichtungsstrecken, ohne dass störende Nebenerscheinungen auftreten.
Durch den früher beschriebenen Einbau von Mikrophonen od. dgl. im Beeinflussungskreise der
Strecke 2, 5 bzw. der Röhre 15 kann die gleichzeitige Schwingungserzeugung als auch die Beeinflussung der Amplitude der erzeugten Schwingung ohne störende Nebenerscheinungen stattfinden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Schwingungserzeugung, Umformung oder Änderung elektrischer Ströme mittels elektrischer Entladungsgefässe, in denen einer Kathode (z) zwei oder mehrere Anoden zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass über eine oder mehrere, aus Kathode und Anode bestehende Entladungs- strecken der Nutzstrom fliesst, während über eine oder mehrere der andern Entladungsstrecken, deren
Stromdurchlässigkeit oder Spannungsgefälle oder beides auf elektrostatischem oder elektromagnetischem
Wege zusätzlich beeinflusst wird, ein in Abhängigkeit von dieser Beeinflussung veränderlicher Teil des
Entladungsstromes der gemeinsamen Kathode oder des von der sämtlichen Entladungsstrecken gemein- samen Energiequelle gelieferten Stromes fliesst.