Anordnung zum Empfang von Ultrakurzwellen. Es ist bekannt, dass der Empfang von Schwingungen sehr hoher Frequenz auf Schwierigkeiten stösst und mit um so schlech terem Wirkungsgrad erfolgt, je höher die Frequenz ist. In letzter Zeit hat man ins besondere die sogenannte Bremsfeldschaltung benutzt, deren Resonanzschärfe jedoch zu wünschen übrig lässt, und die vor allem den Nachteil hat, dass sie mehrdeutig ist; auch werden, und dies liegt in dem Prinzip dieser Schaltung begründet, die Röhren ausser ordentlich klein, so dass sie bei Zentimeter wellen kaum mehr hergestellt werden können.
Die Erfindung bezweckt, eine Empfangs schaltung zu schaffen, die frei von solchen Nachteilen ist. Sie bedient ,sich hierzu einer Röhre mit geteilter Anode, und zwar einer Anode, an die der Schwingungskreis :sym metrisch angekoppelt ist. Solche Röhren sind für Sendezwecke benutzt worden. Um sie für Empfangszwecke brauchbar zu machen, wird ohne Anodenruhestrom gearbeitet. Hierfür ist die Anodenspannung niedrig genug zu halten, wobei die höchstzulässige Anoden spannung vom Durchmesser der geteilten Anode abhängt. Die Resonanzschärfe wächst, je grösser der Durchmesser der Anode ge wählt wird.
Unterhalb eines bestimmten Anodendurchmessers ist ein Empfang über haupt nicht möglich.
Die Erfindung ist im folgenden mit Be zug auf die Zeichnung durch Au6füh- rungsbeispiele erläutert. Fig. 1 ist ein. Diagramm, das sich auf die Wirkungsweise der neuen Anordnung be zieht. Fig. 2 bis 6 sind Schaltbilder je eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Gleiche Teile sind mit demselben Bezugszeichen ver sehen.
Die Röhre R hat einen Heizfaden H und zwei zylindrische Teile A, die eine Anode bilden. Der Entladungsraum dieser Röhre steht in an sich bekannter Weise unter der Wirkung eines konstanten magnetischen Feldes, dessen Kraftlinien parallel zu dem Glühfaden verlaufen. Das Magnetfeld kann durch einen Elektromagneten oder gegebenen falls durch einen permanenten Magneten er zeugt werden.
An den Anodenzylinder A, A ist ein Lechersystem L angeschlossen, das in einem Knoten durch einen Kurzehlussbügel K überbrückt ist. Der Kurzschluss des Sy stems L kann auf einen ersten, zweiten oder dritten Knoten eingestellt sein. Die Anoden spannung wird in der Mitte des Kurzsehluss- bügels zugeführt, gegebenenfalls über eine Hochfrequenzdrossel <I>Dr.</I> Im Anodenspan nungskreise liegt der Empfangsindikator T, der rein schematisch dargestellt ist. Er kann aus einem Telephon oder einem Anzeige instrument und überdies aus einem Verstär ker bestehen.
An das System L .sind die bei den Hälften Di eines Empfangsdipols ange- schlosoen. Der Anschluss kann induktiv oder kapazitiv statt galvanisch sein.
Die Wirkungsweise ist folgende: Die vom Glühdraht H emittierten Elek tronen fliegen unter dem Einfluss des Mag netfeldes in einer geschlossenen, z. B. kreis förmigen Bahn zur Kathode zurück. Die Um laufzeit der Elektronen ist lediglich von der magnetischen Feldstärke abhängig. Treten nun an der Anode<I>A, A</I> infolge der im Sy stem L aufgenommenen Energie hochfre- quente Spannungen auf und stimmt die Dauer einer Periode mit der Umlaufzeit der Elektronen überein, so laufen die Elektronen nicht mehr in Kreisen, sondern in Spiralen, so dass sie schliesslich die Anode erreichen und einen Strom im Anzeigekreis bewirken.
Diese Wirkungsweise erfordert, dass die Elektronen ohne die empfangenen hochfre- quenten Schwingungen in keiner Weise die Anode erreichen. Demgemäss muss die Ano denspannung sich .stets unterhalb eines Wer tes befinden, bei dem während des Ruhezu standes der Anodenstrom fliessen würde. Zwischen Magnetismus und Frequenz muss die Beziehung bestehen <I>f</I> = 0;3 X 107<I>11</I> (f in Hertz und H in Gauss). Der sich so er gebende Magnetismus ist der Resonanzmag netismus.
Der Anodenzylinderdurehmesser muss auf alle Fälle grösser sein als r, wobei <I>r</I> definiert ist durch die Beziehung<I>r = 2</I> 2. (r in mm und 2 in m). Praktisch hat sich ein Anodendurchmesser bewährt, der das zehn fache dieses Mindestdurchmessers beträgt. Je grösser der Durchmesser des Anodenzylinders ist, umsomehr Entwicklungsmöglichkeit be steht für die Elektronenspiralen, aber um so grössere Übereinstimmung zwischen empfan gener Frequenz und .dem Resonanzmagnetis mus ist notwendig.
Da der Resonanzmagne tismus die empfangene Frequenz völlig ein deutig bestimmt, kann das Lechersystem irgendeine der möglichen Resonanzstellungen haben. Es kommt dadurch keine Mehrdeutig keit hinein..
Trägt man den Resonanzmagnetismus Q in Abhängigkeit von der Anodenspannung V auf, .so ergibt sich die in Fig. 1 gezeigte Kurve Q'. Aus dieser Darstellung ergibt sich, dass der Resonanzmagnetismus nur konstant ist in einem Spannungsbereich, -der von dem Ursprung 0 bis zu dem Wert VI reicht, und dass er dann weiterhin beträchtlich mit der Spannung V ansteigt. Für die vorliegenden Ausführungsbeipiele wird nur der Bereich 0-VI benützt, in welchem der Resonanz- magnetismus konstant ist und kein Anoden strom fliesst.
Aus -den angegebenen Beziehungen ergibt. sich, dass die Anordnung sich für das Gebiet der Ultrakurzwellen eignet, da. bei niedrige ren Frequenzen die Röhrendimensionen uu- ha.ndlich gross werden; für den Empfang der ultrakurzen Wellen hat sie aber gerade den Vorteil, dass man mit Röhren normaler Ab messungen arbeiten kann, so dass konstruk tive Schwierigkeiten nicht entstehen. Auch ergeben sich keine unzulässig hohen innern Röhrenkapazitäten, die bekanntlich immer wieder die Anwendung der heute gebräuch lichen Schaltungen beschränken.
Die Empfindlichkeit der Anordnung kann dadurch erheblich gesteigert werden, dass der Glühfaden mit einem Raumladegitter G (Fig. 3) umgeben wird. Dieses Gitter bildet in nahem Abstande vom Glühfaden in üb licher Weise eine Spirale geringer positiver Spannung gegenüber der Kathode. Es ist auf diese Art notwendig, die Ano denspannung auf das Potential des Gitters zu beziehen und die Abmessungen des Ano denzylinders nicht auf die Kathode, sondern ebenfalls auf. das Gitter zu beziehen.
Das Gitter ist mit andern Worten einfach als Grossflächenkathode für den Elektronen- sehwingungavorgang aufzufassen.
Es ist vorteilhaft, die magnetischen Kraftlinien auf den Raum zwischen Gitter und Anode zu beschränken. Dies ist durch entsprechende Ausbildung der Polschuhe des Magnetes oder durch magnetische Abschir mung des Gitterkathodenraumes erreichbar. Durch den Vorteil, dass das System L nicht auf den ersten Knoten eingestellt zu werden braucht, sondern auch auf einen der auf diesen folgenden Knoten eingestellt wer den kann, ergibt sich die Möglichkeit, die Anordnung in einer langen Welle zum Schwingen zu bringen.
Dies kann durch stär keres Erhitzen des Glühfadens geschehen, während die Anordnung bei schwächerem Erhitzen des Glühfadens. sich kurz vor dem Einsetzen der Schwingungen befindet. Das System L hat dann die Aufgabe, mehrwellig zu schwingen, erstens in der Grundwelle als Sender und zweitens in einer Oberwelle, die gleich der empfangenen Hochfrequenz ist. Erzeugte Grundwelle und empfangene Hoch frequenz -stehen also hier in einem harmoni schen Verhältnis.
In jedem Fall wird die empfangene Hochfrequenz moduliert. Es treten dann die bekannten Erscheinungen der Armstrongschen Pendelrückkopplung oder des Schwebungsempfanges beim Superhet- empfänger auf. Je nach der Einstellung der Anordnung können beide Effekte erzeugt erden.
Für den Hörempfang und gedämpfte Wellen empfiehlt es sich, statt der Anoden gleichspannung eine tünfrequente Wechsel spannung zu verwenden. Die Amplitude die ser Wechselspannung muss so gewählt sein, dass bei Nichtempfang kein Anodenstrom auftritt. Es sei noch erwähnt, dass die Röhren um so besser alle Effekte zeigen, je gasfreier sie sind.
Bei -direkt geheizten Kathoden kann das geringe elektrische Feld, das der Heizstrom im Glühfaden erzeugt, stören. Es ist bekannt, an den Stirnflächen des Anodenzylinders Ab deckscheiben mit negativem Potential zu ver wenden, um den Entladungsraum abzuschlie ssen. Vorteilhaft wird nun diesen Abdeck- scheiben auch noch eine Potentialdifferenz gegeneinander gegeben, derart, dass der Feld einfluss des Glühfadens kompensiert wird.
Um die für den Empfang notwendigen grossen magnetischen Feldstärken bequem zu erzeugen, ist es zweckmässig, dafür zu sor gen, dass -die Luftspalte zwischen dem Ano denzylinder und den Magnetpolen möglichst klein sind. In dieser Beziehung ist es vorteil haft, wenn die Länge des Anodenzylin.dere gleich seinem Durchmesser oder kleiner als dieser Durchmesser ist.
Statt des zweiteiligen Zylinders A, A kann eine Anode vorgesehen werden, die aus vier, sechs oder mehr als sechs Teilen be steht.
Wegen der Resonanzschärfe und der Ein deutigkeit der empfangenen Welle ist die Anordnung auch ein guter Wellenmesser für Ultrakurzwellen.
Die Anordnung nach Fig. 2 und 3 kann gemäss Fig. 4 und 5 in der Weise vervoll ständigt werden, dass der Röhre eine Zwi schenfrequenz zugeführt und der resultie rende Strom dem den Anodenteilen gemein samen Anodenkreis entnommen wird. Die Modulierung der ankommenden Welle über trägt sich hierbei direkt auf die Zwischen frequenz.
Diese wird verstärkt und gleich- gerichtet. Auf diese Weise wird eine hohe Empfindlichkeit des Empfängers erreicht. Eine Verstärkung der hohen ankommenden Frequenzen ist bekanntlich nicht oder nur sehr schwer möglich.
Die Röhre R besteht aus zwei symmetri- schen Teilen A. Der Heizfaden ist mit H be zeichnet. Der Entladungsraum steht unter der Einwirkung eines konstanten magneti- sehen Feldes, dessen Kraftlinien parallel zu dem Glühfaden verlaufen, und dessen Stärke in bezug auf die ankommende Hochfrequenz so gewählt werden muss, wie mit Bezug auf Fig. 1, 2, 3 ,dargelegt ist. An den Anoden zylinder ist das Lechensystem L angeschlos sen, das im Strommaximum ,
durch einen Kurzschlussbügel K (Fig. 4) oder im Strom minimum durch eine Spule E (Fig. 5) über brückt ist. Die Anodengleichspannung wird in der Mitte des Bügels K oder der Spule E zugeführt. Die Hochfrequenz wird mit Hilfe der Dipolhälften D'i aufgenommen.
In der den Anodenteilen<I>A, A</I> gemeinsamen Zulei tung -f- A für die Anodengleichspannung ist gemäss Fig. 4 ein Zwischenfrequenzgenerator Z eingeokppelt, der beispielsweise eine 1004m Welle erzeugt. Die Zwischenfrequenz darf nach den Überlegungen, die den Fig. 1, 2, 3 zugrunde liegen, nur dann fliessen, wenn das System hochfrequente Schwingungen emp fängt.
Es ist dazu ausser der richtigen Wahl der magnetischen Feldstärke nötig, dass die aufgedrückte Amplitude der Zwischenfre quenz einen bestimmten Wert nicht über schreitet. Dieser Wert ist umso kleiner, je grösser die zusätzliche Anodengleichspannung ist.
Die Anodengleichspannung kann auch ganz fehlen, ist jedoch insofern vorteilhaft, als sie die Lautstärke vergrössert. Die, Zwi schenfrequenz wird gemäss der niederfre- quenten Modulation der aufgenommenen Hochfrequenz moduliert und bei S entnom men.
Die entnommene Hochfrequenz stimmt in der Anordnung nach Fig. 4 in der Fre quenz mit der aufgedrückten Zwischenfre quenz überein, ist aber im Gegensatz zu dieser moduliert. Dass diese Modulierung bei dem mit Bezug auf Fig. 1, 2, 3 gezeigten Emp fang modulierter Ultrakurzwellen durch diese Ultrakurzwellen direkt geschieht und sich einfach auf die Zwischenfrequenz über trägt, ist eine dem Ausführungsbeispiel zu grunde liegende Erkenntnis.
Die modulierte Zwischenfrequenz gelangt in einen Verstärker N. Die niederfrequente Modulation wird nach dem Gleichrichten dem; Empfangsindikator T zugeführt. Statt die Zwischenfrequenz dem gemein samen Anodenzweige zuzuführen, wie in Fig. 4 vorgesehen ist, kann .sie einem in der Röhre angebrachten Gitter aufgedrückt wer den.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Zwischenfrequenz, wie in Fig. 5 vorgesehen ist, den beiden Anodenteilen in entgegen gesetzter Phase aufzudrücken. Dann pulsiert nämlich beim Empfang. im Kreis S ein Strom von der doppelten Frequenz der der Spule E aufgedrückten Zwischenfrequenz. Auch der im Kreise S pulsierende Strom von der doppelten Zwischenfrequenz kann nur zustande kommen, wenn die von dem Dipol Di empfangene Ultrakurzwelle in Gemein schaft mit dem zugehörigen Resonanzmag netismus überhaupt das Fliessen von Anoden strömen gestattet.
Dadurch aber, dass sich hier die bei E aufgedrückte Zwischenfre quenz von der bei S resultierenden modulier ten Frequenz in der Periodenzahl wesentlich unterscheidet, fällt hier eine .störende rein räumliche Beeinflussung von E und S fort.
Es sei erwähnt, dass grundsätzlich in allen; @Schaltungen dieser Art die Kreise S auch auf Oberwellen der tiefstmöglichen Frequenz abgestimmt werden können.
Sendeseitig braucht die Ultrakurzwelle nur einfach moduliert zu werden. Es ist aber auch möglich, schon dort mit einer Zwischen frequenzmodulation (Modulation eines Trä gers, der seinerseits den .eigentlichen Träger moduliert) zu arbeiten. Bei richtiger Wahl der Verhältnisse und Übereinstimmung der Zwischenfrequenz des Senders mit der des Empfängers lassen sich besondere resonanz ähnliche Effekte erwarten.
Insbesondere gilt dies für Fig. 5 bei Übereinstimmung der Zwischenfrequenz des iSendens mit der im Kreise S resultierenden Hochfrequenz oder bei harmonischem Verhältnis beider.
Die Empfindlichkeit von Schaltungen nach Fig. 2 und 3 kann auch mit den Mitteln vergrössert werden, die in Fig. 6 gezeigt sind. In jenen Schaltungen selbst eine Entdämp- fung zu bewirken, ist grundsätzlich nicht möglich. Gemäss Fig. 6 ist ein Rohr vorge- schaltet, das in beliebiger Entdämpfungs- schaltung arbeitet, z.
B. ein normales Elek tronenrohr in Rückkopplungsschaltung oder in Bremsfeldschaltung mit Entdämpfung, ein Haba.nnrohr mit Entdämpfung usw. Auf diese Art wird eine Empfangseinrichtung geschaffen, welche die Empfindlichkeit einer entdämpften Anordnung und trotzdem die ausserordentlich grosse Selektivität von Ein richtungen der in Fig. 2 und 3! gezeigten Art hat.
Esi ist an sich zwar bekannt, bei Röhren, die in normaler Schaltung betrieben werden, Demodulation und E.ntdämpfung in zwei verschiedenen Röhren zu bewirken. Dabei ist aber eine Entdämpfungsröhre verwendet worden, die infolge ihrer spezifischen Eigen schaften eine ausserordentlich hohe Filter wirkung hatte.
An einem Dipol Di ist ein in Bremsfeld schaltung arbeitendes Rohr B angeschlossen. Die hohe positive Gitterspannung wird über eine Drossel Drl, die Anodenspannung, die geringer als die Gitterspannung ist, über eine Drossel Dr2 zugeführt. Die Spannungen sind so gewählt, dass die Bremsfeldröhre B ent- dämpft ist.
Ein Gleichrichten der Hochfre- quenz findet in ihr nicht etatt. An die Röhre B ist eine Habannröhre R hochfrequent an- gesehloLsen. Zum Abhalten der Gitter- und Anodengleichspannung der Röhre B von dem Rohr R sind Blockkondensatoren C vorge sehen.
Die Verbindungsleitungen werden vor zugsweise als Energieleitung ausgebildet, um eine möglichst gute Spannungsübertragung von einem Rohr zum andern zu erreichen. Das Rohr B' hat doppelseitige Zuführungen, um Stossstellen an den Einführungen zu ver meiden. An die beiden Anodenteile A, A des Rohres R ist ein symmetrischer Kreis ange schlossen, der aus einer Lecherleitung L mit verschiebbarem Kurzsehlussbügel K besteht. Das Magnetfeld für das Rohr R wird durch zwei Magnete M erzeugt und verläuft längs der Achse des Rohres R.
Die Magnete M sind in einer Lage 'gezeichnet, die zur wirk lichen Lage um einen rechten Winkel ver setzt ist. Der Glühfaden der Röhre R ist mit F bezeichnet: Die Anodengleichspannung wird über eine Drossel Dr in .der Mitte des Bügels K zugeführt, so dass die Anodenteile <I>A, A</I> völlig symmetrisch gespeist werden. Im Kreise der Anodenspannungszuführung liegt der Empfangsindikator T, der ein Tele phon, ein Niederfrequenzverstärker oder der gleichen ist.
Es ist selbstverständlich, dass die Zuführung der Anodengleichspannung und die Abnahme der Niederfrequenz auch über getrennte Zuleitungen erfolgen kann.
Dem Habannrohr R, das gemäss der in Fig. 2 und 3 angegebenen Schaltung arbeitet, fällt die Aufgabe zu, aus dem hochfrequen- ten, durch die Röhre B verstärkten Fre- quenzgemisch die gewollte Empfangsfre quenz auszuwählen. Da der Gleichrichtungs- effekt ausserordentlich scharf ist, wird eine sehr hohe Filterwirkung erreicht.
Statt der hier gezeigten Bremsfeldröhre B kann jede andere Röhre in Entdämpfungs- schaltung verwendet werden, also auch z. B. eine solche in gewöhnlicher Rückkopplungs schaltung.