<Desc/Clms Page number 1>
Bremsfeldschaltung zur Verstärkung und zum Empfang elektrischer Schwingungen.
Die Erfindung betrifft eine Bremsfeldsehaltung zur Verstärkung und zum Empfang elektrischer Schwingungen sowie die neuartige Ausbildung einer Bremsfeldröhre, welche sich besonders zur Durchführung dieser Schaltungen eignet.
Wenn eine Dreielektrodenröhre in einer sogenannten Bremsfeldsehaltung"betrieben wird, erhält das Gitter eine hohe positive Spannung, während die Aussenelektrode an ein negatives oder schwach positives Potential gelegt wird. Die durch die hohe Gitterspannung beschleunigten und durch das Gitter hindurehfliegenden Elektronen werden im Gegenfeld der Aussenelektrode abgebremst, weshalb für diese die Bezeichnung Bremselektrode"eingeführt wurde. Unter der meist erfüllen Voraussetzung, dass eine Kathode mit ausgeprägter Sättigung im ausnutzbaren Bereich verwendet wird, stellt die Bremskennlinie, welche die Abhängigkeit des Bremselektrodenstromes von der Bremsfeldspannung wiedergibt, ein Spiegelbild der Gitterkennlinie dar, welche den Zusammenhang zwischen dem Gitterstrom und der Bremsfeldspannung zeigt.
Die Bremsfeldschaltung kann an sieh zur Erzeugung, Verstärkung und Gleichrichtung beliebiger Frequenzen Verwendung finden. Im Vergleich zu der üblichen Schaltung von Röhren mit positiver Aussenelektrode (Anode) und negativ vorgespanntem Gitter haben diese beiden Elektroden bei einer Bremsfeldschaltung nicht nur ihre Funktionen hinsichtlich der Potentiale vertauscht, sondern es wurde auch vorgeschlagen, die Eingangsspannung zwischen Kathode und Bremselektrode anzulegen und den Ausgangskreis an das Gitter anzuschliessen. Hiebei erweist es sich als nachteilig, dass der innere Widerstand Rib zwischen Kathode und Bremselektrode verhältnismässig klein ist und praktisch die Grösse von einigen hundert Ohm annimmt. Infolgedessen tritt eine erhebliche Belastung der die Steuerspannung liefernden Spannungsquelle auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den dem Eingangskreis parallel geschalteten inneren Röhrenwiderstand dadurch zu erhöhen, dass zwei Bremsfeldröhren in Reihe angeordnet werden. Dadurch wird der innere Widerstand verdoppelt und die Belastung der Steuerspannungsquelle auf die Hälfte herabgesetzt.
Die erfindungsgemässe Bremsfeldschaltung zur Verstärkung und zum Empfang elektrischer Schwingungen unter Verwendung einer Röhre mit einer Kathode, einem diese auf ihrer ganzen Länge umschliessenden Gitter und mindestens zwei auf einer gemeinsamen, die Gitterelektrode umschliessenden Zylinderflächeliegenden Anoden (Bremselektroden) ist dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Bremselektroden bzw. bei mehr als zwei Bremselektroden an die beiden Gruppen, zu denen die untereinander gleichphasig schwingenden Bremselektroden zusammengefasst sind, in Gegenphase schwingende Punkte eines Resonanzsystems angeschlossen sind.
Zur Dur hfühnmg des Erfindungsgedankens können zwei getrennte Bremsfeldröhren verwendet werden, welche beispielsweise nach Art der Fig. 1 geschaltet sind. Zwischen den beiden Bremselektroden liegt der Schwingungskreis LC, in dessen Mittelpunkt die Bremselektrodenspannung zugeführt wird. Die beiden Gitter sind parallel geschaltet und mit der Gitterspannungsquelle Eg verbunden. Eine derartige Schaltung kann sowohl zur Verstärkung als auch zum Empfang sehr kurzer Wellen dienen. Die beiden Bremselektroden arbeiten im Gegentakt und stellen die richtige Phasenlage der Elektroden-
<Desc/Clms Page number 2>
pendelungen in den beiden Röhren dar. Im Falle eines Verstärkers bzw.
Empfängers werden die Eingangsspannungen durch Ankopplung einer Antenne oder Energieleitung dem Bremselektrodenkreis zugeführt und die verstärkte bzw. gleichgerichtete Ausgangsleistung im Gitterkreis abgenommen.
Wenn die Anordnung als Empfänger arbeiten soll, muss die Einstellung der Bremselektrodenspannung so getroffen werden, dass der Arbeitspunkt an einem Knick der Bremskennlinie liegt. Da gemäss den eingangs gemachten Voraussetzungen (Kathode konstanter Emission) einem Knick der Bremsstromkennlinie ein spiegelbildlich gleicher der Gitterstromkennlinie entspricht, tritt der Richtstrom auch im Gitterkreis auf, so dass dort die niederfrequenten Modulationsspannungen an einem Widerstand jR abgenommen werden können, während sich die Hochtrequenzkomponenten in einer Schaltung gemäss Fig. 1 gegenseitig aufheben.
Damit der Einfluss sämtlicher Anoden gleich ist und auch die geometrische Länge der Elektronenbahnen übereinstimmt, ist es erforderlich, dass sämtliche Anoden (Bremselektroden) auf derselben Kreiszylinderfläche liegen. Zur Ausführung einer Gegentaktschaltung müssen zumindest zwei Bremselektroden vorhanden sein. Im Interesse einer gleichmässigen Feldverteilung kann es aber auch erwünscht sein, eine grössere Anzahl von Bremselektroden vorzusehen und diese in zwei gegenphasig schwingende Gruppen zusammenzuschalten. Die Verbindung der jeweils gleichphasig schwingenden Elektroden zu diesen zwei Gruppen wird zweckmässigerweise innerhalb des Vakuumgefässes vorgenommen. Es ist selbstverständlich, dass die Beobachtung einer strengen Symmetrie für die Wirkungsweise einer solchen Röhre von grösster Bedeutung ist.
In der Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird eine besondere Ausführungsform einer Elektronenröhre vorgeschlagen, welche in an sich bekannter Weise eine gemeinsame Kathode, ein gemeinsames Gitter und zwei oder mehr Anoden (Bremselektroden) besitzt. Um eine derartige Röhre gut für Empfangszwecke verwenden zu können, muss sie weiteren Anforderungen entsprechen und unterscheidet sich deshalb schon rein äusserlich von ähnlichen bisher bekanntgewordenen Röhren.
Die Form der erfindungsgemässen Bremselektroden sollfolgende sein (Fig. 3,5 und 6). Die Anoden- zylinderfläche wird durch Schnittebenen, die durch die Zylinderachse gehen, in Segmente zerlegt (vgl.
Fig. 3). Diese Ausführungsform hat gegenüber der bekannten Röhre mit zwei koaxialen Zylindern als Anode den Vorteil, dass sich die Spannungsabfälle längs der Kathode nicht in verschiedener Weise auf die gegenphasig schwingenden Bremselektroden bemerkbar machen können, so dass auch Kathoden mit grösseren Spannungsabfällen Verwendung finden können. Bei den bekannten Bremsfeldröhren mit koaxialen Zylindern als Anoden musste meist für jede Bremselektrode mit Rücksicht auf den Spannungsabfall längs der Kathode eine andere Bremsspannung gewählt oder die Kathode musste in mehrere, in umständlicher Weise parallel geschaltete Abschnitte unterteilt werden.
Es ist an sich nicht erforderlich, dass die einzelnen Bremselektroden untereinander gleiche Grössen besitzen, aber bei der Zusammenfassung in die beiden Elektrodengruppen ist zu beachten, dass jede der beiden Gruppen etwa dieselbe Gesamtoberfläche besitzt. Es wäre also beispielsweise möglich, vier gleichartige Bremselektroden nebeneinander anzuordnen und die erste und dritte bzw. zweite und vierte zu verbinden oder man könnte nur drei Bremselektroden vorsehen, von denen die mittlere doppelt so gross wie die beiden andern gemacht wird und die kleineren direkt miteinander verbinden.
Ob man die bekannte Anordnung koaxialer Zylinder oder die erfindungsgemässe achsparalleler Segmente wählt, hängt bis zu einem gewissen Grade von der Art des mit der Röhre zu verbindenden Schwingungssystems ab. Bei sehr kurzen Wellen, etwa unter einem Meter, hat sich die Ausbildung des Schwingungskreises als Paralleldrahtsystem sehr bewährt. In diesem Falle erscheint die segmentförmige Unterteilung gemäss der Erfindung besonders geeignet, wobei die Bremselektroden in den Spannungbauch einer Paralleldrahtleitung gelegt werden können. Für die ungestörte Wirksamkeit der Gegentaktschaltung ist es wichtig, dass die Elektronenbahnen zwischen der Kathode und den beiden Bremselektroden (bzw. Bremselektrodengruppen) nicht ineinander übergreifen.
Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, in dem Zwischenraum zwischen den einzelnen Bremselektroden Schirme anzuordnen, welche vorzugsweise aus Metall bestehen und auf ein konstantes Potential gebracht werden.
Zu diesem Zwecke wird der Schirm beispielsweise mit dem Gitter oder der Kathode verbunden.
In Fig. 4 ist hiefür ein Ausführungsbeispiel gegeben. Es bedeutet K die Glühkathode, G die Gitterelektrode und BI, B2 die beiden als koaxiale Zylinder ausgebildeten Bremselektroden. Zwischen diesen befindet sich der Metallschirm S, der aus einer Scheibe von der Form einer Kreisringfläche besteht und mit dem Gitter verbunden ist.
In Fig. 5 ist diese Anordnung sinngemäss auf eine Röhre mit segmentförmigen Bremselektroden übertragen. Man wird unter Umständen gern von der Möglichkeit Gebrauch machen, die Schirmflächen konstruktiv mit dem Gitter zu vereinigen, indem diese beispielsweise unmittelbar an den Gitterstützen befestigt werden.
Die beiden Bremselektroden (bzw. Bremselektrodengruppen) sind als Belegungen eines Kondensators aufzufassen, zwischen denen eine bestimmte Kapazität vorhanden ist. Erfindungsgemäss wird diese Kapazität dazu verwendet, um den zwischen den Bremselektroden angelegten Sehwingungskreis auf Resonanz abzustimmen. Um die wirksame Kapazität verändern zu können, wird erfindungsgemäss
<Desc/Clms Page number 3>
die aus der Fig. 6 ersichtliche Anordnung getroffen, welche sich, insbesondere im Bereich der Kurzwellen, als vorteilhaft erwiesen hat. Die beiden Bremselektroden Bl, B2 befinden sieh dicht an der Innenwand des zylindrischen Glaskolbens Z oder liegen an diesem unmittelbar an. Über das Glasgefäss wird aussen ein Metallrohr T geschoben.
Die Glaswand bildet das Dielektrikum zweier Kondensatoren, deren Be- legungen das Metallrohr einerseits und die Bremselektroden Bl, B2 anderseits darstellen. Es ist unmittelbar einzusehen, dass sich die Kapazität dieser Kondensatoren vergrössert, je weiter das Rohr T über die
Elektroden geschoben wird.
An Stelle eines Metallrohres T können gemäss Fig. 7 auf dem Metallkolben Z verdrehbare Metall- beläge M angeordnet werden. Wenn diese in der durch den Pfeil p angedeuteten Richtung gedreht werden, ) ändert sich offensichtlich die Kapazität zwischen den Bremselektroden Bl, B2 und den Belägen M. Die
Zahl der Aussenelektroden entspricht zweckmässig der Anzahl der Bremselektroden B.
Es soll nun eine besonders einfache Empfangsanordnung unter Verwendung einer Gegentaktbrems- röhre der angegebenen Art beschrieben werden, die sich vor allen bisher bekannten Dezimeterempfängern dadurch auszeichnet, dass sie überhaupt kein besonders abzustimmendes Schwingungssystem mehr enthält, sondern nur durch Änderung von Betriebsspannungen, hauptsächlich der Gitterspannung, abge- stimmt wird. Dies wird ermöglicht, indem nach Fig. 8 die Gegentaktröhre R mit ihren beiden Brems- elektrodensegmenten B und B2 in den Empfangsdipol A, A'eingeschaltet wird, wobei der Dipol selbst in einer oder mehreren Halbwellen schwingen kann.
Die Bremsströme % i und ib2 werden über die
Drosseln D, D'zugeführt, und das Bremspotential eb stellt sich für beide Segmente gemeinsam ein als
Gleichgewichtszustand zwischen der Bremscharakteristik ibl + i 2 = f (eb) und der Widerstandsgeraden des zweckmässig variablen Ableitwiderstandes W, wobei der Bremskreis durch die Kapazität C für die
Modulationsfrequenz kurzgeschlossen werden muss. Der Empfänger wird nur vermittels des Gitter- spannungspotentiometers P abgestimmt, während sich die Entdämpfung durch Regelung der Heizung und durch Verschieben des Arbeitspunktes vermöge einer Änderung von W bis unmittelbar vor die Selbst- erregung bringen lässt.
Die Modulationsfrequenz wird am Gitterwiderstand abgenommen ; natürlich kann der Belastungswiderstand auch im Bremskreis liegen, wo er indessen wesentlich geringere Ausgangs- spannungen liefert.
Betrachtet man die in einem Dipol von-Länge liegende Gegentaktröhre als komplexen Wider- stand, dessen Wert sich mit Eg ändert, so ist nur eine Verlängerung der Eigenwelle über das Doppelte der Dipollänge hinaus zweckmässig. Obgleich sich hiedurch der Strahlungswiderstand des Empfängers beträchtlich ändert, ist in einem Wellenband von einer Oktave von der Grundwelle ausgehend die Emp- findlichkeit praktisch konstant. Immerhin wird man zweckmässig die Grundabstimmung des Empfängers nach Möglichkeit der gewünschten Senderwelle angleichen.
Im Hinblick darauf, dass ein Dezimeterempfänger möglichst dem direkten Strahlungsfeld des zu empfangenden Senders ausgesetzt sein soll und sich infolgedessen oft an unzugänglichen Stellen, wie z. B. auf der Spitze eines Mastes, befindet, ist die Fernabstimmung des beschriebenen Dezimeterempfängers mittels des Gitterpotentials ein besonders praktischer Vorteil.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Bremsfeldschaltung zur Verstärkung und zum Empfang elektrischer Schwingungen unter
Verwendung einer Röhre mit einer Kathode, einem diese auf ihrer ganzen Länge umschliessenden Gitter und mindestens zwei auf einer gemeinsamen, die Gitterelektrode umschliessenden Zylinderfläche liegenden
Anoden (Bremselektroden), dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Bremselektroden bzw. bei mehr als zwei Bremselektroden an die beiden Gruppen, zu denen die untereinander gleichphasig schwingenden
Bremselektroden zusammengefasst sind, in Gegenphase schwingende Punkte eines Resonanzsystems angeschlossen sind.