AT141294B - Schwingungsgenerator. - Google Patents

Description

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    SehwingHusKPrator.   
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 Wellenlänge als   1 111.   



   Die untere Grenze der von Schwingungserzeugern der   Elektronenentladungstype mit Rüek-   kopplung erzeugten Wellenlängen ist erreicht, wenn die   Wanderungsdauer   der Elektronen in der Rohre während jeder Periode im Vergleich zur Dauer der Periode in Betracht kommt, weil von da ab nicht mehr geeignete Bedingungen für die Rückkopplung, was die Phasenbeziehung der Gitter-und der Anoden-   wechselpotentiale betrifft, vorherrschen.'Die kiirzesten Wellen.   die mit den üblichen Röhren mit Rückkopplung erzielt werden   können.   haben eine Länge von ungefähr   1/J/und sind   so schwach. dass sie nur zu   Messzwecken   verwendet werden können.

     Kürzere Wellen als l)     können mit einer Dreielektrodenröhre nach dem Verfahren von Barkhausen und Kurz erzeugt werden. indem ein negatives Potential von   ungefähr     10 bis   20 Volt an die Anodenelektrode (Plattenelektrode) und ein positives Potential von einigen hundert Volt an die Gitterelektrode, die dann   zur Anode   wird. gelegt wird. 



   Nach Barkhausen und Kurz gehen die Elektronen   hoher Geschwindigkeit durch die Maschen   der stark positiven Gitterelektrode hindurch, werden in dem verzögernden Feld der negativen Anoden* elektrode (Plattenelektrode) zum Halten und Umkehren   gebracht,   gehen durch das Gitter zur Kathode   zurück,   machen in dem verzögernden Feld der Kathode halt und kehren wieder zum Gitter zurück. Die   Elektronen schwingen daher durch das Gitter   hin und her und verursachen   Hoehfrequenzschwingungen.   die in einem mit der Gitter- und der Anodenelektrode verbundenen schwingungskreis auftreten.

   Die Frequenz dieser Schwingungen ist durch die   änderungszeit   der Elektronen durch den Raum zwischen den Elektroden   bestimmt und hängt daher vom Elektrodenabstand und   den angewendeten Potentialen ab. 



   Gill und Morrell haben gefunden, dass dieselbe   Anordnung, die Wellen nach Barkhausen und   Kurz 
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 Röhre durch Einstellung der mit der Röhre verbundenen Kreise erzeugt werden. 



   Die einzige   Röhrentype, die bisher   mit Erfolg für die oben beschriebene Erzeugung von Ultrahochfrequenzschwingungen verwendet wurde, ist die Röhre mit zylindrischem Elektrodenaufbau nd konzentrischer gerader Kathode. Kürzere Wellen können durch   Erhöhung der Potentiale   oder Verringerung des Elektrodenabstandes erhalten werden. aber das Ausmass, bis zu dem der Elektrodenabstand bei der zylindrischen Bauart durch Verkleinerung des Elektrodendurchmessers verringert werden kann, ist durch eine Reihe von Schwierigkeiten ziemlich endgültig begrenzt, vor allem durch die   schädliche     Überhitzung   einer Gitterelektrode mit einem kleinen Durchmesser, wenn sie als Anode mit einem hohen Potential verwendet wird :

   so dass im allgemeinen die Brauchbarkeit einer solchen Röhre   abnimmt.   wenn der Durchmesser der Elektroden verringert wird. In   dieser Hinsicht würde eine flache Röhrenbauart   

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 mit flachem Elektrodenaufbau und einer flachen Kathode, wie einer Kathode mit   V-oder-Mförmigem   Faden der üblichen Art und Abmessung und mit seinen Ästen in einer Ebene parallel zu den   ändern   Elektroden. theoretisch gewisse Vorteile haben : aber bisher wurde die Erzeugung von Ultrahochfrequenzschwingungen und   l1trakurzwellen   mit einer Röhre mit der   üblichen     V-oder   M-förmigen Fadenkathode und insbesondere mit flacher Bauart für unmöglich gehalten. 



   Gegenstand der Erfindung ist-nun ein verbesserter Schwingungsgenerator der Thermionenröhren- 
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 frequenzschwingungen, zur Hervorrufung von elektrischen Wellen von kürzerer   Wellenlänge als 1 @   erzeugt. Gegenstand der Erfindung ist auch eine   Thermionenvakuumröhre   flacher Bauart. die insbesondere zur Verwendung als Ultrahochlfrequenzgenerator geeignet ist. 



   In den Zeichnungen ist der   Erfindungsgegenstand   durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht. 



   Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung eines flachen, teilweise abgebrochenen Röhrenaufbaus. in dem die Erfindung verkörpert ist ; Fig. 2 zeigt einen waagreehten Querschnitt durch denselben   längs   
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 gemäss der Erfindung ; Fig. 5 zeigt einen waagrechten Querschnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4 ; Fig. 6 ist ein ähnlicher schematischer Querschnitt einer andern   Ausführungsform : Fig.   7 ist ein Schaltungsschema für die Verwendung einer Röhre gemäss der Erfindung als Ultrahochfrequenzgenerator; Fig. 8 
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 derselben Ebene liegen und parallel zueinander elektrisch verbunden sind. Diese drei Elektroden sind im wesentlichen flach und nebeneinander in parallelen Ebenen angeordnet wie bei der   üblichen   flachen Bauart von Dreielektrodenröhren mit Fadenkathode.

   Die drei Elektroden sind in ihrem Abstand von- 
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 der Schleifen kann z. B.   Volt   betragen. 



   Gemäss der Erfindung ist hinter der Kathode auf der dem Gitter 23 abgewendeten Seite derselben eine Hilfs-oder Rückenelektrode. wie z. B. eine   plattenförmige     Elektrode 2. 3, angeordnet.   die zweckmässig aus'Metallblech gebogen ist. so dass Flanschen 24 gebildet werden. die-wie aus den Fig. 1   und 2   ersichtlich ist-innerhalb der abgebogenen Kanten der Elektrode 17 liegen. Diese Hilfselektrode ist 
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 Gittern. nur dass eine Seite derselben entfernt worden ist : und die äussere Elektrode 17 stellt im wesentlichen pine Hälfte der üblichen flachen oder   kantenförmigen     Platten-oder Anodenelektroden   dar. Die Röhre enthält also einen flachen Dreielektrodenaufbau mit   M-förmiger   Kathode. bei dem das Gitter und die Anode bzw.

   Platte auf einer Seite oder vor der Kathode liegen, und ausserdem eine Hilfselektrode oder Rückenplatte 23 auf der andern Seite oder hinter der Kathode und parallel zu dieser. 



   Wenn die in Fig. 1 dargestellte Röhre in einem   Schwingungskreis nacli Barkhausen   und Kurz eingeschaltet ist. wie Fig. 7 zeigt, so erhält die Gitterelektrode 18 ein hohes Potential und wird   zur Anode   
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 so dass sie als. eine Begrenzungselektrode wirkt, um parallel zur Kathode und. Anode eine Äquipotentialregion von im wesentlichen demselben Potential wie die Kathode zu bilden zur Begrenzung der Wege der Elektronen durch die gitterartige hochpositive Anode 77. Der Ausdruck Potential ist hier in dem üblichen Sinn gebraucht und bedeutet das Potential in bezug auf die Kathode. deren Potential als NullPotential betrachtet wird. hinsichtlich dessen die andern Elektroden positiv oder negativ sind.

   Wenn die   Rückenelektrode 2. 3 nicht vorhanden wäre. würde   die Röhre praktisch einer Dreielektrodenröhre entsprechen, die nicht als Barkhausen-Kurz-Oszillator arbeiten würde. wahrscheinlich deshalb. weil das Potential in dem Raum um die Kathode und in der Ebene derselben, insbesondere zwischen den 
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 wirken der Kathode und der hochpositiven gitterartigen   Anode ? 7   ergibt. 



   Durch die negative Hilfs- oder Rückenelektrode 23 hinter der   Kathode gemäss der Erfindung     kann diesem positiven Potential in der Ebene der Kathode und insbesondere in dem Raum zwischen den Schleifen der Fadenkathode in jedem gemünschten Ausmass entgegengewirkt werden. Die Hilfs-   

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 elektrode kann hinreichend negativ gemacht werden,   um   dieses   Raumpotential bis   zu dem Punkt zu erniedrigen, wo die Röhre   Hoelifreqtienzschwingungen   erzeugt : und es wurde gefunden, dass mit geeigneten Kreisen eine Röhre gemäss der Fig. 1 verhältnismässig starke   lTltrahochfrequenzschwingungen   ergibt. 



   Die Kathode kann vorteilhaft aus einem auf hohe Emission aktivierten thorierten   Wolframfaden   bestehen mit zwei V-förmigen parallelgeschalteten Schleifen 19. die an ihrem offenen Ende ungefähr Ï   Mimweit sind und bei einem Spannungsabfall von ungefähr 3 Volt   einen   Strom von ungefähr 1'25 Amp.   führen. Die Anode 18 kann aus   0'125 mm   Gitterdraht mit 14 Drähten auf 1 cm hergestellt sein. Die Elektrodenabstände können ungefähr 1 mm zwischen der Hilfselektrode 2. 3 und der Kathode,   1'5   mm 
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   Ï- 20   Volt an der Hilfselektrode   2.   betrieben werden. 



   Ohne die Erfindung auf irgendeine Erklärung ihrer Wirkungsweise   beschränken   zu wollen, sei   angeführt.   dass wahrscheinlich die negative Hilfselektrode dem Einfluss der   hochpositiven   Gitterelektrode 17 in der Nachbarschaft der Kathode und in dem Raum zwischen den Schleifen der Kathode in solchem   Ausmass entgegenwirkt,   dass das Raumpotential daselbst ungefähr dasselbe ist wie das Potential der Seiten oder Äste der Schleifen und so gewissermassen eine Äquipotentialfläche in der Ebene der Fadenkathode ergibt.

   Eine solche   Potentialfläche   bewirkt dann in Verbindung mit den andern Elektroden, dass die Wanderungsdauer oder Flugzeit der Elektronen ungefähr dieselbe ist zu beiden Seiten der Gitterelektrode, also die Verhältnisse in der Röhre geschaffen werden, die für die Entwicklung von   Fltrahoch-     frequenzschwingungen günstig   sind. 



   Der Abstand der gitterartigen Anode von der Kathode mit ihren voneinander abstehenden Ab- schnitten soll entweder ungefähr der gleiche sein wie der Abstand zwischen den Kathodenabschnitten oder geringer. In der Ausführungsform der Fig.] gilt als Abstand der Fadenabschnitt der durch- schnittliche Abstand zwischen den Ästen der V-förmigen Schleifen des Fadens. Der Abstand zwischen der Anode und der Begrenzungselektrode soll im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der Anode und der Kathode sein oder grösser als dieser. Der Abstand der   Hilfs-oder Ruckenelektrode   von der
Kathode hängt bis zu einem gewissen Grad von der an die Hilfselektrode gelegten Spannung ab und ist nicht besonders kritisch. 



   Durch die Erfindung ist es   ermöglicht,   einen   Htrahoehfrequenzgenerator   in flaeher Bauart mit einer einzelnen geraden Kathode oder einer   fadenförmigen   Kathode, deren Abschnitte oder elektronenemittierende Teile ziemlich weit voneinander abstehen, herzustellen : und ein Ergebnis der Erfindung ist es, dass einige beträchtliche   Einschränkungen,   die bisher beim Entwurf von   Vakuumröhren   zur Erzeugung von Hochfrequenzschwingungen sehr hinderlich waren und die Ausgangsleistung der Röhren sehr begrenzten, nun bedeutend verringert sind. So arbeitet z.

   B. in den   Röhren,   die zur Erzeugung von   Barkhallsen-Kurz-Schwingungen   verwendet werden. die gitterartige Anode mit hohem Potential und kann rasch durch Elektronenbombardement hohe Weissglut erreichen. Bei Verwendung der Röhren mit zylindrischer Elektrodenanordnung zur Erzeugung dieser Schwingungen bildet die Kathodenemission einen ziemlich kritischen Faktor, und da die gitterartige Anode der Kathode sehr nahe liegt. so kann die von einer sehr   heissen   Anode ausgestrahlte Wärme die Temperatur und damit die Emission der Kathode beträchtlich beeinflussen, insbesondere bei Verwendung eines thorieiten Wolframkathodenfadens oder einer   Oxydkathode, die   normal mit Dunkelrotglut arbeitet und hinsichtlich der Temperatur sehr empfindlich ist.

   In einer Röhre gemäss der Erfindung aber können solche Kathoden mit niedriger Temperatur anstandslos verwendet werden, da sich gezeigt hat. dass in einer solchen Röhre die Kathodenemission nicht kritisch ist und innerhalb weiter Grenzen geändert werden kann. ohne den Betrieb der Röhre ungünstig zu beeinflussen. Weitere allgemeine Vorteile ergeben sich daraus, dass die Anode so entworfen werden kann. dass sie die Wärme gut abstrahlt und mit einer   verhältnismässig   niedrigen Temperatur arbeitet. 



   Die Hilfselektrode 23 braucht nicht die Form einer Platte oder eines   letallblechs   zu haben oder flach zu sein. Sie kann. wie Fig. 3 zeigt. gekrümmt oder sonstwie geformt sein. so dass das Potential in der Ebene des Kathodenfadens ungefähr einer   Äquipotentialfläche   bei einem etwas niedrigeren negativen 
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 hafte Ausführungsform ist in Fig. 3 veranschaulicht. in der die Hilfselektrode an ihrer Oberfläche den den Zwischenräumen zwischen den elektronenemittierenden   Abschnitten   der Kathode entsprechend angeordnete Vorsprünge 25 aufweist, die der Fadenebene näher kommen   a ! s die übrigen Teile der   Elek-   trodenfläche,   die den Kathodenabsehnitten selbst gegenüberliegen. 



   Bei dem in Fig. 4 veranschaulichten   Ausführungsbeispiel   gemäss der Erfindung besteht die Kathode 
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 Enden durch eine leitende Brücke.   29   verbunden sind. Eine Stromzuleitung 30 ist durch eine nachgiebige Verbindungsleitung mit dem oberen Ende eines der Fäden verbunden. Die oberen Enden der Fäden sind durch elastische Fadenträger 31 gehalten. die von einem Distanzierstab 32 vorspringen, der auch die andern Elektroden vermittels vorspringender   Stifte 33   in richtigem Abstand voneinander   häh.   



  Die Hilfselektrode. 34 liegt dicht an der Kathode und vorzugsweise in derselben Ebene wie diese. so dass sie auf das Potential derselben Einfluss hat ; sie besteht in dem dargestellten Beispiel aus drei flachen. in der Ebene der Fäden   : ?   liegenden Streifen 34, die an ihren oberen Enden durch eine leitende   Brücke-3- ?   miteinander verbunden und durch ein Paar der Träger 16 und durch den   Distanzierstab- ?   in richtiger Stellung gehalten werden. 



   Bei dieser Ausführungsform liegen also die Kathodenfäden 28 und die Hilfselektrode 34 in einer Ebene, u. zw. parallel zu den   Hauptflächen   der   kastenförmigen     Elektroden 26 uJld 27.   so dass der ganze Elektrodenaufbau ein   symmetrischer   ist. Das Potential des Raumes auf jeder Seite jedes Fadens 28 kann durch das an die benachbarten   Streifen 3. J   angelegte Potential beeinflusst. werden. Da die Kanten 
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 elektrode gelegen. 



   Die in Fig. 4 dargestellte Röhre mit geraden   Fäden : 28.   von denen jeder eine Spannung   von : ! Volt   erhält, ergibt in einer Schaltung. wie sie Fig. 9 zeigt. mit einem positiven Potential von ungefähr 250 Volt an der Elektrode 27 und einem positiven Potential von ungefähr 2 Volt. das angenähert dem mittleren Potential der Fäden 28 gleichkommt. an den   Hilfselektrodenstreifen-M Ultrahochfrequenzschwingungen.   



  Unter diesen Verhältnissen ergibt sich wahrscheinlich in der unmittelbaren   Nachbarschaft der Fäden   und in der Ebene derselben und der Hilfselektrode eine   Äquipotentialregion   mit ungefähr dem   Durchschnitts-   potential der Kathode. 



   In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die hochpositive Anode eine   durchbrochene   Platte oder gitterartige flache Elektrode 36. die parallel zwischen den Ebenen zweier M-förmiger Faden-   kathoden. 37 liegt.   Hinter beiden Kathoden ist eine   Hilfselektrode 38 angeordnet. die mit einem hin-   reichend negativen Potential und im Zusammenwirken mit den andern Elektroden angenähert eine Äquipotentialfläche in der Ebene jeder Fadenkathode ergibt. Bei dieser Ausführungsform wirkt jeder Faden zusammen mit der Hilfselektrode im wesentlichen wie eine Begrenzungselektrode für die andere Kathode und ergibt eine Zone im wesentlichen mit Nullpotential. in der die von der andern Kathode durch die durchbrochene Anode kommenden Elektronen zum Halten und Umkehren gegen die hochpositive Anode 36 gebracht werden.

   Der Abstand zwischen der Anode 36 und den   Abschnitten   jedes 
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 Röhre angeschlossen und mit andern Elektroden derselben verbunden sein. wie dem Fachmann ja bekannt ist.   Auch   können andere Arten von Resonanz- oder abgestimmten Ausgangskreisen verwendet werden. 



   In dem Schaltschema der Fig. 8 ist die Rohre nach Fig. 1 als Modulator verwendet. Die Schaltung ist im wesentlichen die gleiche wie in Fig.   7.   nur sind die   Indiiltanzen 41   an die Enden der   Brücke-   verlegt und ist ferner ein Eingangskreis. der einen Eingangstransformator 45 enthält, mit der   Hilfs-   elektrode 23 verbunden. 
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Die Fig. 10 zeigt eine   Schaltung für die Ausführungsform   der Röhre nach Fig. 6. Die zwei Kathoden 37 haben Nullpotential; die Anode 36 ist durch die Batterie 47 auf hohes positives Potential 
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 und   : ? des Ausgangskreises sind   mit der Anode. 36 bzw. der Hilfselektrode. 38 verbunden.

   PATENT-ANSPRÜCHE 
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 elektrode und einer   elektronenemittierenden   Kathode, gekennzeichnet durch eine Hilfselektrode. die einem mit Bezug auf die Gitterelektrode hinreichend negativen Potential unterworfen ist, um im wesentlichen in der Region der Kathode dem durch die Gitterelektrode hervorgerufenen Potential entgegenzuwirken bzw. dasselbe aufzuheben. 
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Claims (1)

1. ist und in einem Abstand nebeneinander in einer Ebene angeordnete elektronenemittierende Abschnitte besitzt und dass die durchbrochene Gitterelektrode flach ausgebildet und in einer zur Ebene der Kathodenabschnitte parallelen Ebene angeordnet ist. <Desc/Clms Page number 5>

   3. Schwingungsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Kathodenabschnitten bzw. der Durchschnittsabstand bei gegeneinandergeneigten Fadenabschnitten wenigstens ungefähr so gross ist wie der Abstand zwischen der Kathode und der durchbrochenen Gitterelektrode.

   '4. Schwingungsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durchbrochene Gitterelektrode zwischen der Kathode und einer flachen Begrenzungselektrode angeordnet ist, die in einer zur Kathodenebene parallelen Ebene liegt und einem zwischen dem Potential der Gitterelektrode und dem der Hilfselektrode gelegenen Potential ausgesetzt ist.

   5. Schwingungsgenerator nach einem der Ansprüche ] bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode mit Bezug auf die Kathode so angeordnet und einem solchen Potential unterworfen ist, dass ein im wesentlichen gleichmässiges Potential in der ganzen unmittelbaren Nachbarschaft der Kathode und insbesondere in dem Raum zwischen den Kathodenabschnitten hervorgerufen wird.

   6. Schwingungsgenerator nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode aus einer Platte besteht, die nahe der Kathode angeordnet ist und die durchbrochene Gitterelektrode zwischen der Hilfselektrode und einer Begrenzungselektrode liegt.

   7. Schwingungsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode auf einer Seite der Kathode und die durchbrochene Gitterelektrode und die Begrenzungselektrode auf der andern Seite der Kathode angeordnet sind.

   8. Sehwingungsgenerator nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode mit Vorsprüngen J, Fig. 3) od. dgl. versehen ist, die den Zwischenräumen zwischen den Kathodenabschnitten entsprechend angeordnet sind.

   9. Schwingungsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode in der Ebene der Kathode angeordnet ist und aus Elementen oder Streifen besteht, die zwischen den Kathodenabschnitten und an den äusseren Seiten derselben liegen.

   10. Sehwingungsgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durchbrochene Gitterelektrode (Anode) sich längs beider Seiten der Kathode erstreckt und die Begrenzungselektrode der Anode entsprechend verläuft.

   11. Schwingungsgenerator nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kathoden. je eine auf jeder Seite einer zentralen flachen durchbrochenen Gitterelektrode, angeordnet sind und dass die Hilfselektrode ausserhalb der Gitterelektrode und der Kathoden angeordnet und mit einem hohen negativen Potential versehen ist. EMI5.1