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Verstärkerschaltung für sehr hohe Frequenzen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkerschaltung für sehr hohe Frequenzen, bei der zwischen das Steuergitter und die Kathode einer oder mehrerer Verstärkerröhren ein auf die zu verstärkende Frequenz abgestimmter Schwingungskreis eingeschaltet ist.
Wenn dem Steuergitter einer Elektronenröhre eine Spannung sehr hoher Frequenz zugeführt wird, so wird der zum Steuergitter fliessende Strom eine Phasenverschiebung in bezug auf die Steuergitterspannung aufweisen infolge des Umstandes, dass die Laufzeit der Elektronen in bezug auf die Periode der angelegten Spannungen nicht vernachlässigbar klein ist. Infolge dieser Phasenverschiebung benimmt sieh die Röhre in solcher Weise, als ob zwischen das Steuergitter und die Kathode ein Ohmscher Widerstand eingeschaltet wäre. Es wird dadurch eine zusätzliche Dämpfung des Gitterkreises herbeigeführt. Der zwischen Steuergitter und Kathode auftretende scheinbare Ohmsche Widerstand wurde von C. J.
Bakker und G. de Vries in einem in Physica 2, S. 683-697, Juli 1935, veröffentlichten Aufsatz"On Vaeuum tube eleetronics"berechnet. Gemäss diesem Aufsatz ist der Reziprokwert dieses Widerstandes gleich
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in der S die Steilheit der Kennlinie ist, welche den Zusammenhang zwischen dem das Steuergitter durchfliessenden Gesamtstrom und der Steuergitterspannung angibt, während (o die Kreisfrequenz der zugeführten Hoebirequenzspannung und v die Laufzeit der Elektronen zwischen der Kathode und dem Steuergitter darstellt.
Wenn die Verstärkung der Schaltung in üblicher Weise durch Änderung der Steuergittervorspannung der Verstärkerröhren geregelt wird, so weist die Steilheit und mithin auch der oben genannte scheinbare Widerstand für jede Einstellung der Verstärkung einen andern Wert auf. Es wird also für jede Einstellung der Verstärkung eine verschiedene zusätzliche Dämpfung der Gitterkreise herbeigeführt, so dass auch die Selektivität der Schaltung für jeden Wert der Verstärkung verschieden ist.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass in der Kathodenleitung der Verstärkerröhre, bzw. Röhren eine solche Impedanz eingeschaltet wird, dass der infolge der Phasenverschiebung zwischen der Steuergittervorspannung und dem das Steuergitter durchfliessenden Strom zwischen Steuergitter und Kathode auftretende scheinbare Ohmsche Widerstand ausgeglichen oder nahezu ausgeglichen wird.
Man hat bereits vorgeschlagen, zwischen Steuergitter und Kathode zum Zwecke der Erzielung einer Steuergittervorspannung einen Widerstand einzuschalten (automatische Gittervorspannung).
Dieser bekannte Widerstand hat bei Hoehfrequenzverstärkerröhren einen Wert, der grösser ist als 200 Ohm, während der Widerstandswert gemäss der Erfindung unter 200 Ohm liegt.
Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine Schirmgitterröhre dargestellt, bei der das Steuergitter und die Kathode mit einem abgestimmten Schwingungskreis verbunden sind, der aus einer Selbstinduktion L und einer veränderlichen Kapazität C besteht. Die durch die im Schwingungskreise auftretenden Verluste herbei-
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durch C : dargestellt.
Die Spannung über den Schwingungskreis beträgt V und die Spannung zwischen dem Steuergitter und der Kathode V,,. Ferner ist der die Kapazizät Ogk durchfliessende Strom mit ic und der von der Anode und dem Schrimgitter aufgenommene Wechselstrom mit ik bezeichnet.
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Hieraus ergibt sich :
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Die durch den Widerstand Rk verursachte Dämpfung beträgt also :
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Bei Wellenlängen von etwa 6 bis 12 m ist
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Für die durch den Widerstand Rk verursachte Dämpfung wird also annähernd gefunden :
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Diese Dämpfung hat ein positives Glied :
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das nicht von der Steilheit abhängt, und ein negatives, also entdämpfendes Glied
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das der Steilheit proportional ist.
Der Wert des Widerstandes Rk wird nun so gewählt, dass
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oder
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Ist diese Bedingung erfüllt, so beträgt die Gesamtdämpfung des Schwingungskreises :
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Diese Dämpfung ist also von der Steilheit der Verstärkerröhre unabhängig, d. h. die Selektivität der Schaltung ist von der Vorspannung der Steuergitter der Verstärkerröhren unabhängig. Die Kapazität zwischen der Kathode und dem Heizfaden ist zu dem Widerstand Rk parallelgeschaltet. Wenn man diese Kapazität in die Rechnung einführt, so ergibt sich, dass diese Kapazität keinen nachteiligen Einfluss auf die beabsichtigte Wirkung ausübt. Nur soll man für den Widerstand Rk einen etwas kleineren Wert wählen, als aus der obigen Rechnung hervorgeht.
Ein zur Lösung der erfinderischen Aufgabe in einem praktischen Falle bewährter Wert ist beispielsweise Rk = 100 Q.
Weil es sich bei der Erfindung um die Behebung eines den Röhren anhaftenden Mangels handelt, empfiehlt es sich, die erfindungsgemässe Impedanz in der Röhre einzubauen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verstärkerschaltung für sehr hohe Frequenzen, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kathodenleitung der Verstärkerröhre (n) eine Impedanz von der Grössenordnung von höchstens etwa 200 Ohm eingeschaltet ist zum Zwecke, die durch die Laufzeit der Elektronen verursachte Abhängigkeit des Eingangswiderstandes von der Steuergittervorspannung ganz oder zur Hauptsache zu kompensieren.