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Emissionsregler für Entladungsröhren.
Bei vielen Röhrenschaltungen, insbesondere bei Bremsfeld-und Magnetronschaltungen, tritt häufig eine unerwünschte Emissionssteigerung dadurch ein, dass entweder die Anode infolge grosser Verluste eine unzulässig hohe Temperatur annimmt und die Kathode zusätzlich durch Wärmeabstrahlung aufheizt oder dass bei bestimmter Einstellung der Betriebsdaten die von der Kathode emittierten Elektronen zum Teil wieder mit grosser Energie auf die Kathode zurückfliegen. Diese letztgenannte Erscheinung tritt besonders stark und störend bei Bremsfeld-und Magnetronschaltungen auf und kann auch durch künstliche Kühlung der positiv vorgespannten Elektrode nicht herabgesetzt werden.
Die Ursache dieser zusätzlichen Heizung durch rückkehrende Elektronen muss man darin suchen, dass solche Elektronen, die in einem bezüglich der Schwingungsanfachung ungünstigen Zeitpunkt von der Kathode abgelaufen sind, statt die Schwingungserzeugung zu unterstützen, gerade das Gegenteil tun, nämlich Energie aus dem Wechselfeld aufnehmen und dadurch eine phasenunrichtige Beschleunigung erfahren und mit relativ grosser Geschwindigkeit wieder auf die Kathode auftreffen. Dadurch wird besonders bei Kurzwellenschaltungen die empfindliche Einstellung der Arbeitsbedingungen gestört. Der Emissionsstrom kann lawinenartig anschwellen und eine Zerstörung der Röhre zur Folge haben.
Es ist bereits bekannt, parallel zu einer Teilentladungsstrecke (Gitterkathodenstrecke) einer normalen Senderöhre einen regelbaren Widerstand in Reihe mit einer Gleichrichterröhre zu schalten.
Diese Schaltung dient dem Zweck, beim Auftreten von Sekundärelektronen die parallel geschaltete Teilentladungsstrecke zu bedämpfen, um die Erregung von wilden Schwingungen zu verhindern.
Es ist weiterhin bekannt, zur Konstanthaltung der Frequenz von Magnetrongeneratoren neben dem in konstanter Stärke elektrisch erregten Hauptfeld weitere in der Grösse veränderbare elektrische Hilfsfelder beizuordnen, deren Feldstärke von den Betriebsdaten der Röhre abhängt. Mit dieser Einrichtung sollen Änderungen der Frequenz, welche in starkem Masse von der Anodenspannung und vor allem von der Grösse des Magnetfeldes abhängt, vermieden werden (D. R. P. Nr. 476404).
Es ist auch der Vorschlag gemacht worden, im Entladungsstromkreis von Magnetronröhren Strombegrenzungsmittel einzuschalten, die wie eine Art Höchststromschalter wirken.
In der vorliegenden Erfindung werden andere Wege zur Lösung der Emissionsregelungs-bzw.
Rückheizungsfrage eingeschlagen. Die erfindungsgemässen Lösungen eignen sieh auch für Kurzwellenanordnungen, welche ohne Magnetfeld bzw. mit einem konstanten, durch einen permanenten Magneten erzeugten Feld arbeiten. Mit dem erfindungsgemässen Regler ist eine dauernde bzw. stetige Regelung möglich, u. zw. auch dann, wenn aus irgendeinem Grunde die Stärke des Emissionsstromes kleiner als ein mittlerer Normalwert werden sollte.
Der erfindungsgemässe Emissionsregler für Entladungsröhren, insbesondere Bremsfeld-und Magnetronröhren, ist dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Grösse des Emissionsstromes eine oder mehrere derjenigen Betriebsgrössen, welche den Emissionsstrom beeinflussen, so geregelt werden, dass der Emissionsstrom annähernd konstant bleibt.
Dies kann nun dadurch geschehen, dass man z. B. in Reihe mit der Hauptentladungsstrecke der zu regelnden Röhre einen steuerbaren Widerstand legt, oder dass man parallel zur Entladungsstrecke der zu regelnden Röhre einen steuerbaren Widerstand und in die gemeinsame Zuleitung zur
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Vorspannungsquelle (Anodenspannungsquelle) einen annähernd konstanten Widerstand legt, oder dass man den inneren Widerstand der Entladungsstrecke der zu regelnden Röhre, z. B. durch eine Änderung der Kathodenheizung, entsprechend in der Grösse regelt, oder dass man die Emission direkt durch Änderung der Kathodenheizung regelt.
Einige Schaltungsbeispiele zur Durchführung des Erfindungsgedankens werden nachfolgend an Hand der Fig. 1-4 beschrieben.
In Fig. 1 ist eine Regelschaltung dargestellt, bei der im Hauptentladungskreis (Gitterkreis) der Schwingröhre Sein regelbarer Widerstand in Form einer Regelröhre R eingeschaltet ist. Die Schwingröhre S arbeitet beispielsweise in Bremsfeldschaltung. K sei der Schwingkreis, der zwischen dem stark positiv vorgespannten Gitter und der Anode liegt. Die Anode kann je nach Bedarf eine schwach positive oder negative Vorspannung erhalten. An den Klemmen 1, 2 der Vorspannungsquelle U liegen in Reihenschaltung folgende Widerstände : die Gitterkathodenstrecke der Schwingröhre S, die Anodenkathodenstrecke der Regelröhre R und der relativ kleine Vorwiderstand W.
Die Wirkungsweise der Regelsehaltung soll kurz beschrieben werden :
Steigt der Emissionsstrom (Gitterstrom) der Röhre S an, so wächst der Spannungsabfall am Widerstand W über einen Normalwert hinaus. Dieser Spannungsabfall ruft eine Erhöhung der negativen Gittervorspannung der Röhre R hervor ; demzufolge erhöht sich der innere Widerstand der Röhre R, und die in Reihe mit ihr liegende Röhre S bekommt nur noch eine kleinere positive Spannung an das Gitter, so dass zwangsläufig der Emissionsstrom heruntergehen muss.
Der Widerstand W kann bei geeigneter Dimensionierung gegebenenfalls auch parallel zur Regelröhre R liegen. Die Regelspannung für das Steuergitter R muss dann an einem Teil des in diesem Fall relativ grossen Widerstandes W abgegriffen werden.
Die Regelröhre für die im vorangegangenen Abschnitt angegebenen Schaltungen muss einen Strom aufnehmen können, der dem der Sehwingröhre entspricht.
In der Fig. 2 ist eine andere Regelschaltung schematisch dargestellt, bei der die Regelröhre nur einen geringen Teil der Stromaufnahme der Schwingröhre, der dem zu regelnden Betrag entspricht, zu haben braucht. Die Schwingröhre S ist in diesem Falle beispielsweise eine Magnetronröhre. Der Schwingkreis 1C ist an die beiden Anodensegmente angeschlossen. Die Regelröhre R liegt bei dieser Schaltung parallel zur Schwingröhre S. Die gemeinsame Vorspannungsquelle U kann demzufolge kleiner sein als in einer Schaltung gemäss Fig. 1. Die beiden Röhren S und R sind anodenseitig unter Zwischenschaltung des Schwingkreises K miteinander verbunden.
Zwischen dem positiven Pol 2 der Vorspannungsquelle U und den Anoden liegt ein Widerstand B, der bei hohem Innenwiderstand der Vorspannungsquelle (Gleichrichter) in Wegfall kommen kann. Zwischen den Kathoden der beiden Röhren liegt der Widerstand W, an dem die Vorspannung für das Steuergitter der Regelröhre R abgenommen wird. Steigt aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge zusätzlicher Heizung durch rückkehrende Elektronen, die Stromaufnahme der Schwingröhre S, so entsteht am Widerstand Wein grösserer Spannungsabfall, der eine stärkere positive Gittervorspannung der Regelröhre R zur Folge hat. Die Stromaufnahme der Röhre R steigt ebenfalls, und am gemeinsamen Widerstand B entsteht ein Spannungsabfall, der eine Verminderung der Spannung zwischen Kathode und Anode der Magnetronröhre S bewirkt.
In Fig. 3 ist eine Schaltung angegeben, bei der die Emissionsregelung auf eine andere Weise erfolgt. Diese Schaltung ist nur bei Schwingröhren mit Glühkathode anwendbar. Man regelt nämlich mit Hilfe des Anodenstromes den Heizstrom und damit die Emission der Kathode. Der Heiztransformator Ti der Schwingröhre S trägt zwei Wicklungen. Die eine Wicklung Es liefert den Heizstrom der Röhre S und die Wicklung Ar die Anodenspannung der Röhre R. In die netzgespeiste Primär- wicklung Pist ein Widerstand oder eine Drosselspule B eingeschaltet. In Reihe mit der Beschleunigungs- spannungsquelle U liegt kathodenseitig wieder ein Vorwiderstand W, an dem die Regelspannung für das Gitter der Regelröhre R abgenommen wird. Die Regelröhre R besitzt zweckmässigerweise einen eigenen, nicht geregelten Heiztransformator T2.
Tritt in der Röhre Seine Rückheizung auf, so steigt zunächst der Anodenstrom in dieser Röhre an. Infolge des vergrösserten Spannungsabfalls am Widerstand W erhält das Gitter der Röhre R eine stärker positive Vorspannung, wodurch auch der Anoden-
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belastet, so dass die Heizspannung der Röhre S sinkt und der Emissionsstrom wieder verkleinert wird.
Besonders wirksam wird die Anordnung, wenn als Widerstand B ein solcher verwendet wird, der selbsttätig auf konstanten Stromdurchgang regelt, wie z. B. ein Eisenwasserstoffwiderstand.
In Fig. 4 ist eine Abänderung der Schaltung gemäss Fig. 3 angegeben. Die Röhren S und R besitzen getrennte Transformatoren T und Tn deren Primärwicklungen Ps und Pr in Reihe geschaltet sind. In dieser Schaltung kann der Widerstand B fortfallen, da der mit der Belastung wechselnde induktive Widerstand der Primärwicklung Pr des Transformators Tr die Rolle des mittelbar gesteuerten Widerstandes übernimmt. Die Schaltung nach Fig. 4 weist insofern gegenüber der Schaltung nach Fig. 3 eine Abänderung auf, als bei stärkerer Stromaufnahme der Schwingröhre S der Innenwiderstand der Regelröhre R nicht verkleinert, sondern vergrössert wird, damit im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. 3, die.
Stromaufnahme der Röhre R sinkt, und demzufolge der induktive Widerstand der Primär-
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wicklung Pr des nunmehr schwächer belasteten Transformators T,, steigt. Die am Widerstand W abgenommene Regelspannung muss also in einem andern Sinne zur Wirkung gebracht werden als im Falle der Schaltung nach Fig. 3. Den grössten induktiven Vorschaltwiderstand stellt die Primärwicklung Pr dar, wenn dem Transformator Tr sekundärseitig die Belastung (die Gegenamperewindungen) fehlt.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die hier angegebenen und dargestellten Beispiele beschränkt. Es sind noch viele Schaltungen denkbar, bei denen der Emissionsstrom bzw. der Anodenstrom einer oder mehrerer zu regelnder Röhren die eigenen Betriebsdaten unmittelbar oder mittelbar so beeinflusst, dass der Arbeitspunkt der zu regelnden Röhre 8 aus dem kritischen Bereich, in dem eine Emissionsstromsteigerung auftritt, herausgeführt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Emissionsregler für Entladungsröhren, insbesondere Bremsfeld-und Magnetronrohren, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Grösse des Emissionsstromes eine oder mehrere Betriebsspannungen der Röhre so geregelt werden, dass der Emissionsstrom annähernd konstant bleibt.