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Schaltung zur Frequenzvervielfachung oder-teilung von Hochfrequenz- und Ultrahochfrequenz- schwingungen.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Frequenzvervielfachung oder-teilung von Hochfrequenz-und Ultrahochfrequenzschwingungen, mit welcher Schwingungen von grosser Konstanz hergestellt werden können. Ultrahochfrequenzschwingungen mit einer Frequenz in der Grössenordnung von 4. 108 Hz und höher können mit einem rückgekoppelten Generator nicht mehr erzeugt werden, während sich ein Magnetrongenerator üblicher Bauart wohl zum Erzeugen von Schwingungen einer solchen hohen Frequenz eignen würde, aber den Nachteil besitzt, dass die Frequenz in hohem Masse von den den Elektroden des Magnetrons zugeführten Spannungen abhängig ist und somit schwer konstant zu halten ist.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Anodensystem eines Magnetrons, welches in seiner Gesamtheit einen Zylindermantel bildet, durch eine zu dessen Achse senkrechte Ebene in zwei Teile zerlegt ist, deren jeder ein Schlitzanodenmagnetron bildet, wobei der eine Teil aus 2n gleich grossen, und der andere Teil aus 2pn gleich grossen Anoden besteht.
Die Anoden jedes Teiles sind zu zwei Gruppen zusammengefasst, u. zw. derart, dass je zwei benachbarte Anoden verschiedenen Gruppen angehören, wobei alle Anoden einer Gruppe direkt leitend untereinander verbunden sind und die Anoden der einen Gruppe mit jenen der andern Gruppe über einen Kreis verbunden sind, der bei dem aus 2pn Anoden bestehenden Teil auf die pte Harmonische oder auf eine Harmonische der pten Harmonischen der Wechselspannung abgestimmt ist, die dem zwischen den Anoden des aus 2n Anoden bestehenden Teiles eingeschalteten Kreise zugeführt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an einer Ausführunsgform beispielsweise näher erläutert.
Die in der Figur dargestellte Schaltung zeigt ein Magnetron mit einer Anzahl von Anoden, die gemeinsam einen Zylindermantel bilden und die durch eine zur Achse des Zylindermantels senkrechte Ebene in zwei mit a und b bezeichnete Teile zerlegt sind. In der Figur ist bloss das Elektrodensystem
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des Magnetrons ist mit 3 bezeichnet. Die Anoden 2 und 4 des Teiles a sind über einen Schwingungkreis 5 verbunden, dem die zu vervielfältigenden Schwingungen zugeführt werden. Die Anoden 6, 8, 10 und 12 des Teiles b sind in zwei Gruppen unterteilt, u. zw. derart, dass jede Anode einer andern Gruppe angehört als die ihr benachbarten Anoden.
Es sind hier zwei Gruppen zu je zwei Anoden gebildet, u. zw. gehören die Anoden 6 und 10 einer Gruppe, die Anoden 8 und 12 der andern Gruppe an. Die Anoden 6 und 10 bzw. 8 und 12 sind über eine Leitung 7 bzw. 9 unmittelbar leitend miteinander und die Mitten der Leitungen 7 und 9 über einen Kreis 11 verbunden, der auf die doppelte Frequenz der im Kreise 5 auftretenden Schwingungen abgestimmt ist. Die Mitten der Kreise 5 und 11 liegen an dem Pluspol einer Spannungsquelle, welche die erforderliche Anodenspannung liefert und deren Minuspol an der Kathode 3 liegt. Die Spannungsquelle, welche die Heizspannung liefert, ist mit 14 bezeichnet.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist folgende :
Werden dem Kreise 5 Schwingungen zugeführt, so entsteht zwischen den Anoden 2 und 4 ein elektrisches Wechselfeld mit der Frequenz dieser Schwingungen. Unter dem Einfluss dieses Wechselfeldes und des üblichen achsenparallelen Magnetfeldes durchlaufen die von der Kathode im Teil a ausgesandten Elektronen eine spiralförmige Bahn um die Kathode, wobei die von dem im Inneren des Teiles b der Röhre befindlichen Teil der Kathode 3 ausgesandten Elektronen mitgenommen werden und gleichfalls eine spiralförmige Bahn um die Kathode beschreiben.
Die Elektronen durchlaufen dabei diese Bahn mit einer solchen Geschwindigkeit, dass während der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen über den Umfang des von dem Anodensystem gebildeten Zylindermantels ein Weg zurückgelegt wird, welcher einem Winkel von 1800 entspricht. Beim Durchlaufen dieser Strecke werden in dem mit b bezeichneten Teil der Röhre hintereinander die Anoden 6 und 8 bzw. 10 und 12 von einem Teil der Elektronen passiert, so dass der zwischen den Anoden 6 und 8 einerseits und den Anoden 10 und 12 anderseits eingeschaltete Kreis während der halben Schwingungszeit der dem Kreis 5 zugeführten Schwingungen einmal an der Stelle der Anoden 6 bzw. 10 und einmal an der Stelle der Anoden 8 bzw. 12 angestossen wird.
Die Zeit zwischen dem Anstossen an der Stelle der Anode 6 bzw. 10 und an der Stelle der Anode 8 bzw. 12 beträgt die Hälfte der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen. Dem Kreis 11 können somit Schwingungen entnommen werden, deren Frequenz die doppelte Frequenz der im Kreise 5 auftretenden Schwingungen ist.
Die beschriebene Schaltung eignet sich sowohl zur Vervielfachung als auch zur Teilung von Hochfrequenz-und Ultrahochfrequenzschwingungen. In letzterem Falle werden die zu teilenden
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Schwingungen dem Kreis 11 zugeführt und dem Kreis 5 die Schwingungen von der halben Frequenz der dem Kreis 11 zugeführten entnommen. Die in der Frequenz zu multiplizierenden oder zu dividierenden Schwingungen können auch von dem Magnetron selbst erzeugt werden.
Die Schaltung eignet sich ausserdem zum Erzeugen einer Frequenz, die eine Harmonische der pten Harmonischen der dem Kreis 5 zugeführten Schwingungen oder der im Kreis 5 erzeugten Schwingungen ist.
Das Verhältnis zwischen der Zahl der Anoden des Teiles a und der des Teiles b bestimmt die Ordnungszahl der mit der Schaltung nach der Erfindung erzielbaren Harmonischen oder Subharmonischen. Wenn der Teil b der in der Figur dargestellten Röhre z. B. sechs Anoden enthielte, könnte die Schaltung nach der Erfindung zur Verdreifachung der dem Kreis 5 zugeführten oder in diesem Kreis erzeugten Frequenz verwendet werden, da in diesem Fall während der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen drei Anoden passiert werden, so dass die Zeit, die zwischen dem in Gegenphase erfolgenden Anstossen des zwischen den Anodengruppen eingeschalteten Kreises verstreicht, ein Drittel der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen ist.
Wenn bei der Schaltung nach der Erfindung ein Magnetron verwendet wird, bei dem der Teil a der Röhre aus vier Anoden, der Teil b aus acht bzw. zwölf Anoden besteht, eignet sich eine Schaltung gleichfalls dazu, die im Kreis 5 auftretenden Schwingungen in der Frequenz zu verdoppeln bzw. zu verdreifachen. In diesem Fall werden vier Anoden des Teiles a in zwei Gruppen zerlegt und die Anoden der einen Gruppe mit den Anoden der andern Gruppe über einen Schwingungskreis verbunden, wie dies in der Figur für die Anoden 6, 8, 10 und 12 des Teiles b angegeben ist.
Die zu vervielfachenden Schwingungen müssen nicht durch einen Magnetronoszillator erzeugt werden, sondern es kann auch ein rückgekoppelter Oszillator dazu verwendet werden, der zum Erzeugen einer Subharmonischen der gewünschten Frequenz eingerichtet ist und dessen Schwingungen sodann einem Frequenzvervielfacher nach der Erfindung zugeführt werden.
Die Anwendung der Schaltung nach der Erfindung liegt besonders dort, wo der Bedarf an Ultrahochfrequenzschwingungen mit konstanter Frequenz besteht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Frequenzvervielfachung oder-teilung von Hochfrequenz- und Ultrahochfrequenzschwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodensystem eines Magnetrons, welches in seiner Gesamtheit einen Zylindermantel bildet, durch eine zu dessen Achse senkrechte Ebene in zwei Teile zerlegt ist, wobei der eine Teil aus 2n gleich grossen und der andere Teil aus 2pn gleich grossen Anoden besteht, und die Anoden jedes Teiles zu zwei Gruppen zusammengefasst sind, wobei je zwei benachbarte Anoden verschiedenen Gruppen zugehören und alle Anoden einer Gruppe direkt leitend untereinander verbunden sind, und wobei die Anoden der einen Gruppe mit jenen der andern Gruppe über einen Kreis verbunden sind, der bei dem aus 2pn Anoden bestehenden Teil auf die pte Harmonische oder auf eine Harmonische der pten Harmonischen der Wechselspannung abgestimmt ist,
die dem zwischen den Anoden des aus 2n Anoden bestehenden Teiles eingeschalteten Kreise zugeführt wird.