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Einrichtung zum Empfang sehr kurzer Wellen.
Die Erfindung betrifft Röhren für sehr kurze oder Ultrakurzwellen und Stromkreise, in welchen solche Röhren verwendet werden.
Die Erfindung ist insbesondere für Wellenlängen von einigen Dezimetern oder sogar von Bruchteilen von Dezimetern anwendbar.
Zu Beginn der Mikrostrahlenteehnik wurden Klavierröhren (österr. Patent Nr. 137140) als Detektoren für modulierte Mikrostrahlen verwendet, indem der Klavierröhrendetektor so eingestellt wurde, dass er knapp an die Sellwinggrenze kam, wodurch eine verminderte Dämpfung des Empfangsstromkreises erzielt wurde. Auf diese Art arbeitet die Röhre als Detektorverstärker.
Im Verlaufe der Versuche bemerkte man, dass ein Stromkreis mit einer als Mikrostrahlendetektor arbeitenden Klavierröhre gleichzeitig durch den negativen Widerstand (bzw. negativen Leitwert), welcher zwischen je zwei Elektroden der unter den genannten Bedingungen arbeitenden Klavier- röllre auftritt, zur Aufrechterhaltung von Sehwingungen verwendet werden kann. Wenn daher eine derartige Röhre mit einem Resonanzkreis arbeitet, so kann der negative Leitwert dieser Röhre Schwingungen in dem erwähnten abgestimmten Kreis aufrechterhalten.
Als Nächstes kam man zu dem Schluss, dass beim Auftreffen amplitudenmodulierter Mikrostrahlen auf eine wie oben beschrieben arbeitende Klavierröhre die Amplitudenmodulation Änderungen der Langwellenschwingung, welche in dem abgestimmten Kreis hergestellt wird, hervorruft und ferner dass je nach der Einstellung der Klavierröhre die Langwellenschwingungen entweder amplitudenoder frequenzmoduliert sind. Eine derartige Anordnung stellt aber den Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
Mit andern Worten : Die erfindungsgemässe Anordnung zeigt einen Umformer, mit dessen Hilfe amplitudenmodulierte Wellen beliebig in frequenzmodulierte Wellen oder in amplitudenmodulierte Wellen anderer Wellenlänge verwandelt werden können.
Schliesslich wurde festgestellt, dass die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anordnung entsprechend der jeweiligen Einstellung entweder von Änderungen der Kapazität der Mikrostrahlenröhre oder von Änderungen des Widerstandes dieser Röhre abhängt.
Das Wesen der Erfindung besteht daher darin, dass mit einer gleichbleibenden Schaltunganordnung und Mikrostrahlenröhre die Möglichkeit gegeben ist, entweder frequenz-oder amplitudenmodulierte Wellen in einem Teil des Stromkreises zu erzielen.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 stellt einen Empfangsstromkreis für ultrakurze Wellen nach der Erfindung dar, Fig. 2 und 3 Kurven zur Erklärung der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Stromkreises. Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung, bei der eine Röhre verbesserter Bauart verwendet wird.
In der Schaltung nach Fig. 1 dient eine Ultrakurzwellenröhre gleichzeitig als Ultrakurzwellenempfänger und als Zwischenfrequenzschwingungserzeuger.
In dieser Figur bedeutet 1 das Gefäss der Vakuumröhre, das eine aus der Quelle S geheizte Kathode 2 enthält. Diese Kathode ist von einer Sehwingelektrode 3 umgeben, auf welche die ultrakurzen Schwingungen, die von dem Oszillator M aufgenommen werden, gelangen. Eine Reflexionselektrode 4, die ein negatives Potential erhält, vervollständigt die Röhre. Die Elektroden 3 und 4
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werden aus der Quelle 8 über ein Potentiometersystem 5 und 6, das die Bremsbatterien 7 und 8 enthält, gespeist.
Durch eine geeignete Einstellung der Kontakte 9 und 10 im Potentiometer 5 und des Kontaktes 11 im Potentiometer 6 werden beträchtliche Spannungsschwankungen der Quelle S die Abstimmung auf eine ultrakurze Frequenz der Empfängerröhre 1 nicht wesentlich beeinflussen. Die Speisung der Kathode 2 kann auf einen geeigneten Wert mit Hilfe des Rheostaten 12 eingestellt werden.
Nach einem Merkmal der Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Oszillatorstromkreis 14 zwischen der Elektrode 3 und der Kathode 2 vorgesehen. Ein Kondensator 15 liegt in diesem Stromkreis, damit die Zwisehenfrequenzsehwingungen auf den die Elektrode und den Oszillatorstromkreis 14 enthaltenden Stromkreis beschränkt werden können.
Durch Einstellung der auf die Elektroden angewandten Potentiale ist es, wie später gezeigt wird, möglich, Schwingungen in dem Schwingstromkreis 14 bei einer niedrigeren Frequenz als der im Oszillator 13 empfangenen aufrechtzuerhalten.
Der Frequenzbereich, den man auf diese Art im Oszillatorstromkreis 14 erhalten kann, ist sehr gross, und Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, auf diese Art Schwingungen von 40 cm Wellenlänge bis zu einigen tausend Metern zu erzeugen. Im Stromkreis 14 werden somit Schwingungen in der Grössenordnung von 40 cm, sogenannte Barkhausen-Schwingungen, erzeugt, und es ist klar, dass die Röhre 1 gleichzeitig zwei Funktionen ausführen kann : eine als Empfänger für Wellen in der Grössenordnung von einem Dezimeter oder von Bruchteilen von Dezimetern durch Abstimmen des Stromkreises der Sehwingungselektrode 3, die andere als Zwischenfrequenzgenerator in der Grössenordnung von 40 cm.
Die Aufreehterhaltung der Schwingung ist dadurch bedingt, dass der negative Widerstand, der von der Röhre 1 geliefert wird, genügt, um die Verluste dieses Stromkreises auszugleichen. Die Schwingungen, die auf diese Weise durch den negativen Leitwert erzeugt werden, können in verschiedener Weise angewendet werden. Insbesondere ermöglicht dies, an den Stromkreis 14 einen andern Strom- kreis 16 anzukoppeln, der seinerseits an einen Zwischenfrequenzverstärker 17 angeschlossen ist, der für die verschiedenen Empfangsmethoden verwendet wird.
Ein derartiges System stellt einen ausserordentlich empfindlichen Uktrakurzwellenempfänger dar, da die Amplitude oder die Frequenz, je nach der Einstellung des Zwischenfrequenzschwingungsstromkreises, von der Amplitude der im Oszillator oder in der Antenne 13 empfangenen ultrakurzen Welle abhängt.
Die Anordnung nach Fig. 1 kann auch abgeändert werden, insbesondere kann der Oszillatorstromkreis zwischen der Reflexionselektrode 4 und der Kathode 2 eingeschaltet werden, oder es können auch zwei Oszillatorstromkreise vorgesehen werden, einer 14, gemäss der Zeichnung und der andere zwischen der Elektrode 4 und der Elektrode 2. Diese Stromkreise können gekoppelt sein oder auch nicht.
Die Fig. 2 und 3 stellen Kurven mit den betreffenden Potentialen dar, die zur Erklärung der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Stromkreises dienen.
In Fig. 2 sind die der Srhwingelektrode zugeführten Gleichstromwerte Jg in Milliampere als Ordinaten dargestellt, während als Abszissen die Werte der der Sehwingelektrode 3 zugeführten Spannung Eg in Volt eingetragen sind.
Die Kurve Bi wurde bei einem Potential Er der Elektrode 4 von null Volt, die Kurve B, bei einem Potential von-10 Volt aufgenommen. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, dass bei geeignetem Potential der Schwingungselektrode. 3 Sehwingungsbereiche vorhanden sind, welche in der Figur durch die Kurven Al und gezeigt werden, die Bi und B ; ; entsprechen. Die Ordinaten der Kurven Al und axa sind proportional der Amplitude der für die jeweilige Einstellung gewonnenen Zwischenfrequenzschwingung. Bei denselben Potentialen an den zwei Elektroden arbeitet aber die Röhre 1 auch als Empfänger für ultrahohe Frequenzen, die durch den Oszillator 13 aufgenommen werden.
Mit Hilfe der Kurven in Fig. 2 kann der gesetzmässige Zusammenhang zwischen den Spannungen der Reflexions- und Schwingelektroden Er bzw. Ee für geeichzeitigen Ultrakurzwellenempfang und Zwischenfrequenzschwingungen abgeleitet werden. Diese Gesetzmässigkeit ist durch die Kurve in Fig. 3 dargestellt, bei der als Ordinaten die negativen Vorspannungen Er, die auf die Reflexionselektrode angewandt werden, eingetragen sind, während als Abszissen die positiven Vorspannungen Er der Sehwingelektrode aufgetragen sind. Die beiden Vorspannungen sind in Volt angegeben.
Da dieser Zusammenhang praktisch linear verläuft, ist es möglich, dass durch das Einstellen des Kontaktes mit Potentiometer 5 und 6 und ferner geeignete Wahl der Bremsbatterien 7 und 8 die Wirkungsweise der Röhren für Ultrakurzwellen praktisch unabhängig von den Schwankungen der Stromquelle S gemacht wird.
Fig. 4 stellt eine andere Anordnung dar, bei der eine'besondere Röhrenkonstruktion verwendet wird, die zahlreiche Ausführungen zulässt.
Um die Empfangseigenschaften der verwendeten Röhre zu verbessern und im besonderen die Möglichkeiten der Frequenzumwandlung und der Überlagerung zu vervollkommnen, kann die betreffende Röhre eine zylindrische Symmetrie haben, und besteht in diesem Falle aus einem axialen Heizfaden 1, einer Schwingelektrode in der Form einer Spirale und zwei Halbzylindern, deren gemeinsame Achse
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koaxial mit der Kathode ist. Die beiden Halbzylinder der Reflexionselektrode dienen dazu, einen Stromkreis für ultrahohe Frequenzen zu bilden, der z. B. mit einem Oszillator oder einer Antenne 18-19 durch eine Übertragungsleitung mit konzentrischen Leitern 20-21 verbunden ist.
Die Schwingelektrode 3 ist, wie gezeigt, mit einem Stromkreis I ultrahoher Frequenz verbunden. In dieser Anordnung sind also zwei Stromkreise für ultrahohe Frequenzen I und II gebildet, die aufeinander einwirken, was eine Kontrolle der ultrahohen Frequenzschwingungen jedes Stromkreises entsprechend den Bedingungen in dem andern Stromkreis gestattet.
Dieser Stromkreis kann so eingestellt werden, dass sowohl die Verstärkung bei ultrahohen Frequenzen als auch die Funktion der Röhre nach dem Überlagerungsprinzip ermöglicht wird.
Bei Betrieb mit Überlagerung werden die Schwingungen im Oszillator 13 des Stromkreises I veranlasst, mit den im Stromkreis II empfangenen Wellen Schwebungen zu bilden. Ausserdem kann der Stromkreis II beim Betrieb den Stromkreis I ersetzen. In diesem letzteren Fall werden Schwingungen im Oszillator 13 empfangen und der Stromkreis kann so eingestellt werden, wie dies mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde.
In Fig. 4 haben die Bezugsziffern dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1, mit Ausnahme der Batterien 7 und 8, die durch 7'und 8'ersetzt wurden. Man wird jedoch bemerken, dass die Reflexionselektrode, wie festgestellt wurde, in zwei Teile 4 und 4'geteilt ist und dass sie mit dem Stromkreis II durch die Kondensatoren 23 und 24 verbunden ist, die zur Kopplung dieses Stromkreises II mit einer Antenne 18 bis 19 durch eine Leitung mit konzentrischen Leitern 20-21 verbunden ist. Endlich kann eine Vorrichtung 22, z. B. ein Schirm oder Reflektor, der mit der Antenne 18-19 verbunden ist, vorgesehen sein.
Von den vielen verschiedenen Anwendungsarten des in Fig. 4 gezeigten Stromkreises soll folgende beschrieben werden :
Beim Betrieb als Überlagerungsempfänger kommen die einfallenden ultrahohen Frequenzwellen in der Antenne 18-19 an und werden über die Übertragungsleitung 20-21 zum Stromkreis 11 geleitet, der durch die Kondensatoren 2.'3-24 mit den beiden Halbzylindern 4 und 4'verbunden ist, die die Reflexionselektrode bilden.
Der Stromkreis I wird dadurch in Schwingung versetzt, dass die auf die Elektroden angewandten Potentiale und die Stellung des beweglichen Gitters oder Schirmes eingestellt werden. Die Differenz zwischen dieser örtlich erzeugten Frequenz und der aufgedruckten Frequenz bildet die Zwischenfrequenz und kann z. B. dem Stromkreis 25 zugeführt werden, der auf diese Frequenz abgestimmt ist. Durch eine geeignete Kopplung 26 können diese Frequenzen an Verstärker abgegeben werden, bei denen Frequenzänderungen oder Rückkopplung anwendbar sind.
Der Stromkreis I kann aber auch so eingestellt werden, dass die Röhre als Ultrahochfrequenzverstärker wirkt, wobei die oben angeführten Eigenschaften benutzt werden.
Man wird sehen, dass die Zwisehenfrequenz, die im Stromkreis 25 der Fig. 4 aufrechterhalten wird, von der ultrahohen Frequenz unabhängig wird, die sie empfangen soll.
Die Erfindung kann ausser auf die beschriebenen noch auf verschiedene Arten angewendet werden.
Insbesondere kann die Erfindung auf andere Röhrenkonstruktionen als die dargestellten angewendet werden, z. B. für Röhren mit mehr als 3 Elektroden.
Es ist auch möglich, in den Empfangsstromkreisen mehrere miteinander verbundene Röhren oder entsprechende Elektrodensysteme, die in der gleichen Umhüllung angebracht sind, vorzusehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Empfang sehr kurzer Wellen, wobei die empfangenen, amplitudenmodulierten Ultrakurzwellen einer Vakuumröhre mit Schwing-und Reflexionselektroden aufgedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenfrequenzschwingung durch den negativen Widerstand, der zwischen je zwei Elektroden dieser Röhre auftritt, örtlich erzeugt und durch die empfangenen amplitudenmodulierten Ultrakurzwellen, je nach der Einstellung der Röhre, entweder frequenz-oder amplitudenmoduliert wird.