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Schaltung zur Übertragung oder Erzeugung von elektrischen Ultrahochfrequenzschwin- gungen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Übertragung bzw. Erzeugung von elektrischen Ultrahochfrequenzschwingungen (À < 3 m) mit einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter (das in bezug auf die Kathode ein negatives oder ein nur wenig vom Kathodenpotential abweichendes Potential hat), eine in bezug auf die Kathode ein positives Potential führende Elektrode (Anode) und eine Sekundäremissionselektrode in dieser Reihenfolge aufweist, wobei die zu übertragenden Schwingungen bzw. von den erzeugten elektrischen Schwingungen abgeleitete Schwingungen dem Steuergitter zugeführt werden.
Es ist bekannt, bei der vorstehend erwähnten Schaltung, soweit sie sich wenigstens auf die Erzeugung von Schwingungen bezieht, eine kapazitive Rückkopplung der Sekundäremissionselektrode auf das Steuergitter anzuwenden.
Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, dass die nicht unbedeutende Eigenkapazität der Röhre parallel zum verwendeten Schwingungskreis bzw. zu den verwendeten Schwingungskreisen geschaltet ist, was sich bei Ultrahochfrequenzen nachteilig auswirkt.
Die Erfindung schafft eine Schaltung der eingangs erwähnten Art, bei der diese Kapazität wesentlich geringer ist.
Gemäss der Erfindung sind das Steuergitter und die Anode über Schaltelemente miteinander verbunden, die wenigstens für den Frequenz- bereich der zu übertragenden oder der erzeugten
Schwingungen eine geringe Impedanz aufweisen, vorzugsweise über eine Kapazität.
Es soll in diesem Falle dafür gesorgt werden, dass die Leitungen von den Elektroden zur Kapa- zität eine möglichst kleine Selbstinduktion be- sitzen. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass die Kapazität innerhalb der Röhre angeordnet wird. Die Elektroden werden vor- zugsweise scheibenförmig gestaltet. Durch ge- eignete Bemessung der Scheiben und deren gegenseitiger) Abstandes kann die Eigenkapazität zwischen Steuergitter und Anode so gross gemacht werden, dass keine zusätzliche Kapazität mehr zwischen diesen Elektroden vorgesehen zu werden braucht.
Es ist in vielen Fällen empfehlenswert, die
Elektroden wenigstens hochfrequent mit einem Punkt konstanten oder nahezu konstanten Potentials (Erde) zu verbinden.
Wenn man dabei den Eingangskreis zwischen den beiden miteinander verbundenen Elektroden und der Kathode, und den Ausgangskreis zwischen den beiden erwähnten Elektroden und der Anode schaltet, so bilden die beiden verbundenen Elektroden eine effektive elektrostatische Abschirmung zwischen der Anode und der Kathode und wird die kapazitive Rückwirkung zwischen dem Ausgangskreis und dem Eingangskreis weitestmöglich vermieden.
Die Spannung der Sekundäremissionselektrode wird in der Regel niedriger als die der Anode gewählt ; die Spannung der Sekundäremissionselektrode kann z. B. zwischen 100 und 1000 V liegen.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Tetrode mit einer
Kathode 2, einem Steuergitter 3, einer Anode 4 und einer SekundÅaremissionselektrode 5. Zwischen dem Steuergitter 3 und der Kathode 2 ist ein Eingangsschwingung & kreis C vorgesehen, der durch eine Selbstinduktion 7 und die parallel zu dieser
Selbstinduktion liegende Nullkapazität gebildet wird. Diese Nullkapazität wird im wesentlichen durch die Röhrenkapazität gebildet. EinAusgangs- schwingungskreis 8, der ähnlich wie der Eingangs- schwingungskreis 6 gebaut ist, liegt zwischen der
Anode 4 und der Sekundäremissionselektrode 5.
Die zum Ausgangskreis 8 gehörige Selbstinduktion
9 kann beispielsweise mit der Selbstinduktion 7 des Eingangsschwingungskreises 6 gekoppelt sein.
Wird die Schaltung zur Verstarkung von Schwin- gungen angewendet, so wird diese Kopplung besser weggelassen. Der negative Widerstand, der unter Umständen 1 zwischen den Elektroden 4 und 5 auftreten kann, hat eine entdämpfende
Wirkung auf den Kreis 8. Wird die Schaltung als Verstärker benutzt, so ist der Kreis 8 jedenfalls so weit zu dämpfen, dass das Oszil- lieren vermieden wird. Wird die Schaltung als
Oszillator angewendet, so kann jedoch das
Auftreten dieses negativen Widerstandes benutzt v'erden.
In der Figur sind die Schwingungskreise als
Spulen dargestellt, die eine bestimmte Null-
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kapazität besitzen ; in der Praxis können diese Kreise zweckmässig als abstimmbar Lechersysteme oder als Hohlraumresonatoren ausgebildet werden.
Gemäss der Erfindung sind das Steuergitter 3 und die Anode 4 über einen Kondensator 10 miteinander verbunden. Der Kondensator 10 hat eine solche Kapazität, dass der Verbindungsweg zwischen dem Steuergitter 3 und der Anode 4 wenigstens für den Frequenzbereich der zu übertragenden oder der erzeugten Schwingungen, eine geringe Impedanz aufweist.
Liegt der erwähnte Frequenzbereich zwischen 30. 000 und 300 MHz, so kann der Wert der Kapazität 10 zwischen 5 und 100 pF liegen, wobei der höchste Frequenzwert dem niedrigsten Kapazitätswert entspricht.
Die Verbindungskapazität 10 muss jedenfalls eine Admittanz besitzen, die, wenigstens für den fraglichen Frequenzbereich, klein im Verhältnis zu den Röhrenadmittanzen ist.
Für eine gute Wirkungsweise der Schaltung ist es erwünscht, dass die Spannung der Anode die der Sekundäremissionselektrode übersteigt. Die gitterförmige Anode 4 wird vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Drähte, Stege oder Platten, aus denen sie aufgebaut ist, von der Kathode aus gesehen, im Schatten der entsprechenden Drähte, Stege oder Platten des Steuergitters 3 liegen. Bei der Anwendung als Oszillator ist es häufig bereits genügend, wenn Anode und Steuergitter je eine einzige Öffnung aufweisen, wobei diese Öffnungen in einer Flucht liegen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung liegt parallel zum Eingangsschwingungskreis 6 nahezu ausschliesslich die Steuergitter-Kathodenknpazität der Röhre 1, während parallel zum Ausgangs- schwingungskreis 8 nur die Anode-Sekundär- emissionselektrodenkapazität geschaltet ist. Bei der bekannten Schaltung, bei der die SeKundär- emissionselektrode kapazitiv auf das Steuergitter rückgekoppelt ist, die Anode und die Kathode kapazitiv miteinander verbunden sind und der zur
Erzeugung der Schwingungen dienende Schwin- gungskreis zwischen der Anode und der Sekundär- emissionselektrode angebracht ist, liegt hingegen parallel zu diesem Kreis die Summe der Kapa-
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gemässen Schaltung ist die Nullkapazität also wesentlich geringer.
Dies ist insbesondere von Wichtigkeit, falls man mit der Schaltung Schwingungen möglichst kleiner Wellenlänge zu erzeugen oder zu verstärken wünscht.
Bei der Erzeugung von Schwingungen werden die beiden Kreise induktiv miteinander gekoppelt,
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geraten.
Die vorliegende Schaltung bietet ausserdem den weiteren Vorteil, dass die von der Röhre auf den Eingangsschwingungskreis ausgeübte Dämpfung für bestimmte im Ultrakurzwellenbereich liegende Frequenzbereiche günstiger ist als bei der bekannten Schaltung.
In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, die im Grundaufbau der Schaltung nach Fig. 1 entspricht. Diese Schaltung eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Schwingungen. Es ist jedoch nur ein Schwingungskreis 11 vorhanden, der zwischen der Kathode 2 und der Sekundär- emissionselektrode 5 vorgesehen ist und durch die Selbstinduktion 12 und die parallel zu dieser Selbstinduktion liegende Nullkapazität gebildet wird, die im wesentlichen aus den in Reihe geschalteten Röhrenkapazitäten SteuergitterKathode und Anode-Sekundäremissionselektrode besteht. Bei dieser Schaltung ist somit die parallel zum Kreis geschaltete Röhrenkapazität besonders gering.
Fig. 2 zeigt ferner, wie die Gleichspannungen den verschiedenen Elektroden zugeführt werden.
Die negative Gitterspannung wird über einen Widerstand 13 dem Steuergitter zugeführt. Die Anodengleichspannung wird über eine Hochfrequenzdrosselspule 14 der Anode zugeleitet, während die Spannung für die Sekundäremmissionselektrode über eine Hochfrequenz- droselspule j zugeführt wird. Die Kathode ist über eine Hochfrequenzdrosselspule 16 mit der Erde verbunden. Ein Trennungskondensator 17 ist in dem Kreis der Sekundäremissionselektrode in Reihe mit der Selbstinduktion 12 enthalten.
In einer praktischen Ausführung kann der
Kreis 11 durch ein zwischen der Sekundär- emissionselektrode und der Kathode vorge- sehenes, ausschiebbares Lechersystem 18 gebildet werden, wie in Fig. 3 näher dargestellt ist. Das offene Lechersystem 18 hat eine elektrische
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i) E von den betreffenden Elektroden abgerechnet, an das Lechersystem angeschlossen. Der wirkliche Abstand zwischen den Anschlusspunkten der Hochfrequenzspulen und den Elektroden ist natürlich in der Regel kleiner als . Der Trennungskondensator 17 kann jetzt weggelassen werden.
Es ist bei dieser Schaltung erwünscht, dass die Röhre derart gebaut bzw. dass die Kapazitäten zwischen Steuergitter und Kathoden und zwischen Anode und Sekundäremissionselektroden so bemessen sind, dass sowohl der SteuergitterKathodenraum als auch der Anode-Sekundäremissionselektrodenraum völlig ausgesteuert werden.
Bei der praktischen Ausführung einer für die vorliegende Schaltung geeigneten Tetrode wird vorzugsweise dafür zu sorgen sein, dass der Abstand zwischen der Kathode und der Sekundäremissionselektrode und somit die Laufzeit der Elektronen möglichst klein ist. Dies kann z. B. dadurch bewerkstelligt werden, dass die Anode und das Steuergitter als parallele Metallscheiben ausgebildet werden, die gegenüber der Kathode mit einer oder mehreren Öffnungen versehen sind, u. zw. vorzugsweise in der Weise, dass die
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Öffnungen, von der Kathode aus gesehen, in Flucht liegen. Sind die Metallscheiben in hinreichend kleinem Abstand voneinander angeordnet, so können sie selbst die Kapazität 10 bilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Übertragung oder Erzeugung von elektrischen Ultrahochfrequenzschwingungen CA < 3 m) mit einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter (das in bezug auf die Kathode ein negatives oder ein nur wenig vom Kathodenpotential abweichendes Potential hat), eine in bezug auf die Kathode ein positives
Potential führende Elektrode (Anode) und eine Sekundäremissionselektrode in dieser Reihenfolge aufweist, wobei die zu übertragenden Schwin- gungen oder die von den erzeugten elektrischen
Schwingungen abgeleiteten Schwingungen dem Steuergitter zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergitter und die Anode über Schaltelemente miteinander verbunden sind,
die wenigstens für den Frequenzbereich der zu übertragenden oder der erzeugten Schwingungen eine geringe Impedanz aufweisen.