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Schaltung fiir die Verstärkung und/oder Frequenztransformation elektrischer Schwingungen.
Bei Schaltungen für die Verstärkung und/oder Frequenztransformation elektrischer Schwingungen ist es zur Vermeidung von Rückkopplungserseheinungen üblich, Schutzgitterröhren zu benutzen. Die
Schutzgitter befinden sich dabei gewöhnlich auf einem ziemlich hohen positiven Potential und die Anoden auf einem meist noch erheblich höher liegenden Potential. Letzteres ist an sich unerwünscht, aber notwendig im Hinblick auf die in solchen Röhren mit mehr als einer positiven Elektrode gewöhnlich auftretenden Sekundäremissionserseheinungen.
Bei den bekannten Schaltungen werden die verstärkten Spannungen der Anode entnommen und, da diese ein hohes positives Potential besitzt, ist es erforderlich, eine meist aus einem Kondensator bestehende galvanische Sperrung zwischen ihr und dem Steuergitter der folgenden Röhre anzubringen. In diesem Fall ist ein Ableitungswiderstand erforderlich, um diesem Gitter die gewünschte Vorspannung geben zu können. Dieser Bloekierungskondensator und Ableitungswiderstand bedingt ungewünschte Verwicklungen, da sie die Einrichtung grösser und kostspieliger machen und ausserdem leicht eine ungewünschte Aufladung des Gitters veranlassen können.
Die Erfindung bezweckt, die Anwendung (verschieden) hoher positiver Potentiale und ausserdem der erwähnten Sperrung bei Verstärkern zu vermeiden, wodurch letztere einfaeher, kleiner, leichter und billiger werden, und gleichzeitig die Möglichkeit verringert wird, dass Verzerrungen entstehen.
Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erzielt, dass man der Ausgangselektrode jeder Röhre, der die verstärkten oder frequenztransformierten Schwingungen entnommen werden, eine verhältnismässig niedrige Gleichspannung und einem in der Nähe der Ausgangselektrode liegenden Schutzgitter eine verhältnismässig hohe Gleichspannung zuführt, welche Spannungen derart bemessen sind, dass zwischen den genannten Elektroden eine Raumladung gebildet wird. deren Stärke durch die, einer auf der von der Ausgangselektrode abgekehrten Seite des Schutzgitters liegenden Eingangselektrode zugeführten Schwingungen gesteuert wird und die entsprechend wechselnde Ladungen in der Ausgangselektrode induziert. Dies kann erfindungsgemäss z.
B. dadurch erfolgen, dass bei einer Schaltung mit einer oder mehreren Schut7. gitterröhren der bzw. den gewöhnlich als Anoden wirkenden Elektroden dieser Röhre oder Röhren eine negative Vorspannung erteilt wird. Diese Elektroden sollen im nachfolgenden als "Platten" bezeichnet werden.
Bei der bekannten Barkhausen-Kurz-Schaltung wird auch der Platte einer Röhre eine niedrige Gleichspannung und dem Steuergitter eine hohe Gleichspannung zugeführt. Die erfindungsgemässe Schaltung unterscheidet sich von dieser bekannten Schaltung dadurch, dass das jeweils erforderliche hohe positive Potential nach dem Schutzgitter hin verlegt wird, so dass es möglich wird, die mittleren Potentiale des Steuergitter und der Platte gleich niedrig zu wählen, was bei Kaskadenschaltung
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Diese Raumladung variiert mit dem dem Steuergitter aufgedrückten Wechselpotential und induziert infolgedessen eine entsprechend wechselnde Ladung auf der Platte, die zu einem Wechselstrom gleicher Frequenz in dem Plattenkreis Anlass geben wird.
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Wenn man nun in üblicher Weise in den Plattenkreis einen auf diese Frequenz abgestimmten Schwingungskreis oder eine andere hohe Impedanz einschaltet, so werden beträchtliche Spannungschwankungen zwischen der Platte und der Kathode auftreten.
Die besagte Wirkung wird offenbar um so stärker sein, je höher die Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen ist, wenigstens innerhalb bestimmter Grenzen, da oberhalb dieser Grenze die Umlaufzeit der Elektronen eine Rolle zu spielen anfängt. Durch Verringerung der Entfernung zwischen dem Schutzgitter und der Platte kann man diese Grenze nach oben verschieben.
Anderseits aber erhält man eine stärkere Raumladung und infolgedessen eine grössere Ver- stärkung, wenn man die Entfernung zwischen den erwähnten Elektroden vergrössert.
Man muss hier deshalb bei sehr hohen Frequenzen ein Kompromiss treffen. Es stellte sich in einem Wellenlängenbereich von 15 bis 50 m heraus, dass die bestmögliche Verstärkung bei einer Entfernung von etwa 10 mm zwischen Schutzgitter und Platte auftritt, wobei die Impedanz des Ausgangskreises zwischen 15.000 und 125. 000 ss variierte.
Es ist ersichtlich, dass die obenerwähnte mit "Platte" bezeichnete Elektrode durchaus keine "volle"Elektrode zu sein braucht, da sie infolge ihres fortwährend negativen Potentials keine Elektronen auffängt. Die Rolle einer "Anode" erfüllt sie dann auch keineswegs, da sämtliche Elektronen auf das Schutzgitter gelangen. Sie kann daher auch auf der Aussenwand der Röhre angeordnet werden.
Letzteres gilt auch für die durch das Schutzgitter auszusendenden Sekundärelektronen, die wieder zu diesem Gitter zurückkehren werden und ebenfalls für diejenigen Primärelektronen, die mehr als einmal und dann in abwechselnd verschiedener Richtung durch die Maschen des Schutzgitters hindurchgehen. Diese Elektronen werden auch zwischen Schutz-und Steuergitter eine Raumladung bilden, und da auch diese Ladung durch die zu verstärkenden Schwingungen gesteuert wird, wird sie in dem Steuergitter entsprechend veränderliche Ladungen induzieren. Es tritt also eine Rückwirkung auf, die im allgemeinen als unerwünscht bezeichnet werden muss. Ein Mittel, um diese ungewünschte Wirkung auf ein Geringstmass zu beschränken, besteht z.
B. in einer möglichst kleinen Bemessung des Steuergitter oder in einer so geringen Bemessung der Entfernung zwischen dem Schutz-und dem Steuergitter, dass sich zwischen ihnen keine bedeutende Raumladung bilden kann. Auch kann an dem
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mehrmals durch das Schutzgitter hindurchzugehen, was besonders schädlich ist.
Man erhält nun im Vergleich zu den bekannten Hochfrequenzverstärkern mit Schutzgitterröhren die nachfolgenden Vorzüge :
1. In jeder Röhre ist nur eine Elektrode mit positivem Potential vorhanden, so dass Sekundäremission keinen Einfluss hat.
2. Dieses positive Potential kann erheblich niedriger als das bei der üblichen Schaltung unter gleichen Umständen erforderliche Potential sein. Ein geeigneter Wert für die Schutzgitterspannung ist ungefähr 100 Volt.
3. Mann kann der Platte die gleiche negative Vorspannung wie dem Steuergitter geben und also bei Kaskadenschaltung direkte galvanische Verbindungen zwischen den Stufen verwenden. Sämtliche technischen und wirtschaftlichen, der Verwendung von Blockkondensatoren und Ableitungswiderständen oder Kopplungsspulen anhaftenden Bedenken sind folglich vermieden.
Diesen Vorteilen steht allein gegenüber, dass die erreichbare Verstärkung je Stufe etwas geringer ist. Bei einer Wellenlänge von 50 m beträgt die Differenz aber nicht mehr als 40% und bei kürzeren Wellen ist sie noch geringer.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung, in der zwei Ausführungsformen schematisch dargestellt sind, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Dreiröhrenhochfrequenzverstärker nach der Erfindung. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Röhren eine gemeinsame Kathode besitzen und in einer gemeinsamen Glashülle untergebracht sind.
In Fig. 1 werden die bei J einlangenden zu verstärkenden Schwingungen über den Hochfrequenztransformator einem auf diese Schwingungen abgestimmten Kreis 1 aufgedrückt, der zwischen das Steuergitter C, G und die Kathode K der Röhre 1'1 geschaltet ist. Diese Röhre enthält ferner ein Schutzgitter 8, G, das mit der positiven Klemme einer Batterie B verbunden ist, und eine Platte P, die über einen Sperrkreis II an Erde liegt.
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Erde ist ein durch einen Entkopplungskondensator C überbrückter Vorspannungswiderstand R geschaltet. Da der Sehutzgitterstrom durch den Widerstand Rhindurehlliesst, werden sowohl das Steuergitter C G als auch die Platte P eine bestimmte negative Vorspannung, z.
B. von einigen Volt, in bezug auf die Kathode erhalten.
Die Entfernung zwischen S G und P muss so gross bemessen werden, dass sich zwischen diesen Elektroden eine merkliche Raumladung bilden kann. Es soll jedoch diese Entfernung nicht so gross sein, dass die Umlaufzeit der Elektronen innerhalb dieses Raumes eine bedeutende Rolle spielt. Für die Entfernung zwischenG und P ist 10mm ein geeigneter Wert, wenn, wie früher gesagt, Wellen
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Die Platte P von Va ist unmittelbar galvaniseh mit dem Steuergitter von V2 und gleichfalls die Platte von V2 mit dem Steuergitter von V3 verbunden. Dies ist ohne weiteres möglich, da alle diese Elektroden das gleiche Gleichstrompotential haben.
Dies ermöglicht ausserdem die Ausführungsform nach Fig. 2, bei der die drei Entladungssysteme innerhalb einer einzigen entlüfteten Hülle E vereinigt sind.
Es sind Mehrfachröhren bekannt, bei der zwei Trioden in einer Hülle angeordnet sind. Dabei handelt es sich aber jeweils um Trioden, die auf verschiedenem mittlerem Potentialniveau arbeiten, so dass es nicht möglich ist, für die beiden Verstärkersysteme eine gemeinsame Kathode vorzusehen.
Demgegenüber haben bei der erfindungsgemässen Rohre alle Verstärkersysteme eine gemeinsame Kathode.
Als gemeinsame Kathode dient hier eine langgestreckte Äquipotentialkathode K. Die Platten des ersteren bzw- zweiten Systems sind innerhalb der Röhre, d. h. vorzugsweise innerhalb des Vakuumgefässes oder aber auch innerhalb des Sockels oder an der Wand des Gefässes od. dgl., direkt leitend mit den Steuergitter des zweiten bzw. dritten Systems verbunden. Die drei Schutzgitter sind gegenseitig innerhalb der Röhre verbunden und mit einer gemeinsamen Ausführung versehen. Insgesamt hat man somit nur noch sechs Ausführungsdrähte für die Elektroden des ganzen, dreifachen Systems, nebst den beiden Stromzuführungsdrähten für den Heizstrom.
Das Erfindungsprinzip kann noch auf viele andere Weisen verwirklieht werden, wenn man nur dafür Sorge trägt, dass innerhalb der Röhre eine durch die zu verstärkenden Schwingungen in der Grösse variierte Raumladung induzierend auf die Elektrode einwirkt, von der man die verstärkten Schwingungen aufzunehmen wünscht. Es können z. B. die zu verstärkenden Schwingungen einem zwischen dem Schutzgitter und der Platte liegenden Gitter zugeführt werden, während die verstärkten Schwingungen einer zwischen dem Steuergitter und der Kathode liegenden Impedanz entnommen werden.
Auf die Schaltungen für die Frequenztransformation elektrischer Schwingungen ist hier nicht
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung mit einer oder mehreren Schutzgitterrohren für die Verstärkung und/oder Frequenztransformation elektrischer Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangselektrode jeder Röhre, der die verstärkten oder frequenztransformierten Schwingungen entnommen werden, eine verhältnismässig niedrige Gleichspannung und dass einem in der Nähe der Ausgangselektrode liegenden Schutzgitter eine verhältnismässig hohe Gleichspannung zugeführt wird, welche Spannungen derart bemessen sind, dass zwischen den-genannten Elektroden eine Raumladung gebildet wird,
deren Stärke durch die einer auf der von der Ausgangselektrode abgekehrten Seite des Schutzgitters liegenden Eingangselektrode zugeführten Schwingungen gesteuert wird und die entsprechend wechselnde Ladungen in der Ausgangselektrode induziert.