CH199602A - Kurzwellenröhrenanordnung mit einem annähernd vollständig abgeschirmten, in das Entladungsgefäss eingebauten Schwingkreis. - Google Patents

Description

      Nurzwellenröhrenanordnung    mit einem annähernd vollständig abgeschirmten, in das  Entladungsgefäss eingebauten Schwingkreis.    In .der vorliegenden Erfindung handelt  es sich um eine     gurzwellenTöhrenanordnung,     bei welcher :der zur Röhre gehörige Schwing  kreis mit in     das    Entladungsgefäss eingebaut  ist.  



  Es ist an sich bekannt, Schwingkreise  mit in     das        Entladungsigefäss    einzubauen. Die  Kapazität des     Schwingkreises        wird    dabei       dufch    die     Elektrodenkapazität    des     meist    nor  mal aufgebauten Entladungssystemen darge  stellt. Die     Induktivität    wird durch einen  kleinen bügelförmigen     Leiter    gebildet, .der  die     gegenphasig    erregten Elektroden mitein  ander verbindet.

   Die -Strahlung durch das       Elektrodensystem    und     seine    Verbindungs  leitungen ist bei kurzen Wellen so gross,     dass     zum     ,Senden    und Empfangen auf eine beson  dere     Antennenanordnung    oft verzichtet wer  den kann.  



  Es sind     anderseits    strahlungsarme, allsei  tig     abgeschirmte    Schwingkreise bekannt, bei    denen das     abschirmende    Gehäuse als Teil  den     .Schwingkreises    koaxial zu den übrigen  stromführenden Teilen des     Schwingkreises     angeordnet und mit     .diesem    symmetrisch ver  bunden ist, so dass kein nennenswertes elek  trisches und     magnetisches    Feld ausserhalb       des        Schwingkreises        entstehen    kann     (vergl.     französische     Patentsehrift    695294).

       Derartige     Kreise weisen - eine hohe Resonanzschärfe  auf, da sie, abgesehen von den     Leitungsver-          lusten,    keine Dämpfung     besitzen.     



  Die erfindungsgemässe     KurzwellenTöhren-          anordnung,    die einen annähernd     vollständig          abgeschirmten,    in das Entladungsgefäss ein  gebauten     .SchwingkTeis    aufweist, der ein     ro-          tationsnymmetri8ches        @Gehäuse    zu seiner in  nenliegenden     leiterförmigen        Indüktivität    bil  det, ist ,dadurch gekennzeichnet,

       -dass        das          ElektTodensystem    innerhalb des     genannten          Gehäuses    angeordnet ist, derart, dass die  emittierende     -Schicht        sich    längs     eines    grösse-           ren    Teils der     Induktivität        erstreckt,    und dass  die übrigen Elektroden koaxial dazu ange  ordnet sind.  



       Das        Schwingkreisgehäuse    weist zweck  mässig, abgesehen von Trennfugen     senkrecht     zur     Rotationsachse,    keine     Unstetigkeitsstel-          len    auf und     ist    vorzugsweise als     Kugel    oder       Ellipsoid        ausgebildet.     



  Der     Erfindungsgegenstand        weist    eine  Reihe von Vorteilen auf. Es kann     weder     durch das     Elektrodensystem    noch durch den  Schwingkreis     Energie    abgestrahlt werden.  Die     Betriebsspannungen    können in neutralen  Ebenen     bezw.    Zonen     zugeführt    werden, so  dass eine     Verdrosselung    der     Zuführungslei-          tungen        überflüssig        wird.     



  Ein     weiterer    nicht zu     unterschätzender     Vorteil kann ausgenutzt werden, wenn die       Röhre    der     erfindungsgemässen        Anordnung     als     Magnetron    betrieben wird.     Strahlungs-          arme    Schwingkreise weisen, wenn     sie    in     be-          zug    auf die     Ohmsche        Leitfähigkeit,        Skin-          effekt    usw.

       richtig    dimensioniert sind,     Reso-          nanzschärfen    = -
EMI0002.0045  
   von etwa 300  und mehr auf, so     dass    man mit einem anre  genden Strom von     ca.    0,3     Amp.    einen     Reso-          nanzstrom    von na.

       100        Amp.        erhalten        kann.          Dieser    Strom durchfliesst die     leiterförmige          Induktivität,    die     zweckmässig    zugleich die       Rotationsachse    des symmetrisch     aufgebauten          Schwingkreises        darstellt    und erzeugt ein     zir-          kularsymmetrisches        Magnetfeld,

      welches den  von der Kathode     ausgehenden    Entladungs  strom in     seiner    Grösse steuert, derart, dass  bei kleinen Werten     des        Schwingstromes    die  Elektronen zur     Anode    übergehen können,       während    sie bei grossen     Werten    zurückge  beugt     werden.        Der    Zusammenhang zwischen  Stromstärke     J    zur Erzeugung des Magnet  feldes,     Anodenspannung        U",

          Durchmesser    der  Anode<I>D</I> und der     Kathode   <I>d</I> ist durch die       Flullsche    Formel gegeben:  
EMI0002.0081     
         US    ist die Anodenspannung, bei der     gerade       für das     errechnete        J    der     Anodenstrom        ein-          setzt.    Für
EMI0002.0089  
   = 10     und        J,

  ...    =     100        Amp.        er-          rechnet        sich    die     Anodenspannung    zu 200  Volt.     Dumh        Erhöhung        der        Verweilzeit    der       Elektronen    in der Nähe der     Induktivität    L  kann man die     erforderliche    Grösse des     Steuer-          stromes    noch wesentlich     heruntersetzen.    Ge  eignete     Mittel    hierzu sind  <RTI  

   ID="0002.0109">   Magnetfelder        kon-          stanter        Stärke    und     Richtung,    die ausserhalb  oder innerhalb     des        Schwingkreises    erzeugt  werden können,     zum        Beispiel    dadurch, dass  durch die     Induktivität,    gegebenenfalls ge  trennt von den andern Strömen,

       ein    Gleich  strom     geschickt        wird.    Man kann die Verweil  zeit der Elektronen in der Nähe der     strom-          durchflossenen        Induktivität    aber     auch    durch  die     Erzeugung    von     künstlichen    oder     echten          Raumladeerscheinungen        vergrössern.     



  Die     erfindungsgemässe        Anordnung    kann  als     Schwingungserzeuger    zum     Beispiel    in       Rüekkopplungsschalturig        (eigenerregt)    oder  als     Verstärker        (fremderregt)    ausgebildet  sein. Sie kann auch zur     Frequenzverdoppe-          lung    dienen.

   In diesem Falle dürfen .natür  lich     keine    zusätzlichen Magnetfelder     Verwen-          dung    finden, da     sonst        nicht        pro        Schwingung          eines        Wechselstromes    zwei     Maxima    des  Magnetfeldes     und        damit        zwei    Minima des       Emissionsstromes        auftreten.     



       Bei        Fremdsteuerschaltungen    (Verstärkern  und     Frequenzvervielfachern)    spielt die Lauf  zeit der     Elektronen    keine massgebende Rolle.       Bei        Selbsterregungsschaltungen    muss die zur       Anfachung        notwendige        Phasendifferenz    zwi  schen     Strom    und     Spannung    mit Hilfe der       Anodengleichspannung    in bekannter     Weise          abgeglichen    werden.  



  In den     Fig.    1     bis    6 sind     Ausführungs-          beispiele        erfindungsgemässer        Röhrenanord-          nungen        dargestellt.     



  In     Fig.    1     stellt        V    ein     EntladungegefäB     dar,     das    sowohl zur     Schwingungserzeugung,     als auch zur     Verstärkung        verwendet    werden  kann.

       Es    enthält einen     Schwingkreis,    der  aus der     leiterförmigen        Induktivität    L und  der     veränderbaren        gegenseitigen        Kapazität          C,        Ca    der     beiden    Teile des     Gehäuses    gebildet      wird. Das eigentliche     Entladungssystem    be  findet sich innerhalb des Gehäuses G.

   Die  emittierende Schicht     Sch    ist zum     Beispiel     auf einer     Metallbuchse    B aufgebracht, die  gegebenenfalls unter     Zwischenschaltungeiner     isolierenden Lage von !dem Leiter L getra  gen wird. Das     Heizelement    H, dessen elek  trischer Mittelpunkt Hm mit der emittieren  den Schicht     Sch    verbunden ist, kann nun,  wie     dargestellt,    innerhalb     des    Leiters L lie  gen oder es kann zwischen Buchse B und  Isolation angebracht sein.

   Die Drähte     des     Heizelementes H     sind.        zweckmässigerweise          bifilar    gewickelt, damit das Magnetfeld des  Heizstromes nicht auf den     Entladungmsvor.     gang     einwirken    kann.

   Das     Abschirmgehäuse     G des 'Schwingkreises L, C ist in einer Ebene  senkrecht zum     Leiter    L annähernd in der  Mitte des     rotationssymmetrischen        Schwing-          kreises    galvanisch     aufgetrennt.    In     dieser     elektrisch     neutralen    Ebene liegen die Zufüh  rung     Z"    die den positiven Pol     -1-        Ua,        .der          Anodenspannungsquelle    mit der Anode A  verbindet,

   und die Zuführung     Z1"    die die       Heizspannung    zum Heizelement H leitet und  ausserdem die     emittierende    Schicht<I>Sch</I> mit  dem negativen Pol -     U.,    der     Anadenspan-          nungsquelle    verbindet.  



  In Fix. 2 ist eine ähnliche     Ausführungs-          form    gezeigt, die ebenfalls sowohl zur       Schwingungserzeugung,    als auch zur Ver  stärkung benutzt werden kann.     Das    Gehäuse  G ist in der Mittelebene zwar     wieder    galva  nisch getrennt, jedoch durch die übereinan  der greifenden Enden der Gehäuseteile C       kapazitiv    vollständig     geschlossen.    Diese Aus  führungsform der Röhre weist     weiterhin    -die       Eigentümlichkeit    auf, dass die Anodenspan  nung über Tragstützen     St    und vor allem,  was     wichtiger    ist,

   über den Leiter L zuge  führt     wird.    Dadurch wird     erreicht,    -dass der  im     hochfrequenten    Rhythmus schwankende       Emissionsstrom    einen Teil     -des        iSchwingkrei-          ses    L, C durchfliesst und diesen zu Eigen  schwingungen anregt. Mit dieser Röhre kann  also eine     Selbsterregungsschaltung    aufgebaut  werden.

   Um zu     vermeiden,    dass die Elektro  nen direkt zum     Leiter    L     fliegen,    sind an .den         Seiten    der Buchse B, die die     emittierende          Schicht        Sch    trägt,     Richtzylinder        Bz    ange  bracht.

   Die     Heizspannung    wird innerhalb  des Leiters L mit Hilfe einer     Leitung        Zk     zugeführt, welche     zweckmässigerweise    ver  drillt ausgeführt     wird,    damit das vom Heiz  strom erzeugte Magnetfeld keine Wirkung  auf den Entladungsvorgang ausüben kann.  



  In     Fig.    3     ist    eine     Kurzwellenröhrenan-          ordnung    ähnlich     Fig.    2     gezeigt,    die ebenfalls  sowohl zur     ;Schwingung        erzeugung,    als auch  zur     Verstärkung    brauchbar ist.

   Der Unter  schied geh     nüber    der in     Fig.    2     gezeigten    An  ordnung besteht darin, dass der     anregende          Emissionsstrom    Je die     Induktivität    L nur  zu einem Teil, und zwar vor Erreichen ,der  Kathode durchfliessen muss. Es ist in diesem  Fall die Emissionsschicht mit .der     Induktivi-          tät    L leitend verbunden.

   Der     ,Schwingstrom          JCL,    der im Resonanzfall ein Vielfaches vom  anregenden Strom Je     isst,        durchsetzt    selbst  verständlich, .genau wie     in    dem     Beispiel    der       Fig.    2, den     .gesamten        Schwingkreis    L, C.  



  In     Fig.    4 ist eine     Fremdsteuerschaltung     unter Verwendung einer der beschriebenen  Röhren .im Prinzip dargestellt. Unter der       Voraussetzung,    dass kein     Mag-netfeld    vorhan  den ist, welches die     Entladungsstrecke    durch- '  setzt, tritt im     Ausgangskreis    die     doppelte     Frequenz f Z von der     Steuerfrequenz    f 1 auf,  die vom     @Steuers.ender    X durch die     Induk-          tivität    L .geschickt wird.

   Dieser Frequenz  verdopplungsef     fekt    hat seinen     Grund    darin,  dass pro     'Schwingung    der Grundfrequenz     f1     zwei Maxima     des    zirkularen Wechselmagnet  feldes     MZ        und    demzufolge zwei Minima im       Emissionsstrom    J     auftreten,    der den     Aus-          gangskreis    J anregt.

   Soll keine Frequenz  verdopplung auftreten, dann muss für ein       konstantes        magnetisches        "Vorfeld",    welches  grösser als der     Scheitelwert        des        Wechsel-          magnetfeldes    sein muss, !Sorge .getragen wer  den. Die     Nutzleistung    kann einem beliebig       ausgebildeten        Verbraucher        B.,    z. B.     inJuk-          tiv,    zugeführt werden.  



       Fig.    5 stellt eine     Selbsterregungsschal-          tung    dar. Der     Emissionsstrom    Je muss auf  seinem Weg zur     emittierenden    Schicht<I>Sch-</I>      (Kathode) den     Leiter    L     teilweise    durchlau  fen und regt     infolgedessen    den     Schwingkreis     L, C im     hochfrequenten        Rhythmus    an.

   Ein       Magnetfeld        N-S,        dessen    Kraftlinien parallel  zur     Induktivität    L verlaufen,     bewirkt,    dass  die erzeugte Frequenz     zahlenmässig    mit der  Steuerfrequenz übereinstimmt.     Der    Verbrau  cher in Form     eines    Dipols D ist     kapazitiv     mit dem     Schwingkreis        gekoppelt.     



  Zur Erzeugung von     Schwingungen    lässt  sich die     Röhrenanordnung    nicht nur in       Magnetronschaltung    betreiben.     Die        anfangs          erwähnten    Hauptvorteile, nämlich die völlige       Strahlfreiheit    und die Möglichkeit, die     Be-          triebsspannungen    auf einfache     Weise    in neu  tralen Zonen zuführen zu können, treten auch  dann auf, wenn die     Röhre    zum Beispiel in  einer normalen     Rückkopplungsschaltung    er  regt     wird.     



  In     Fig.    6     ist    eine     derartige        Schaltung     gezeigt. Der     Leiter    L ist an seinen Enden  durch     Isolationszwiechenlagen    0 galvanisch  vom Gehäuse getrennt. Die Anode A ist mit  der einen     Gehäusehälfte    und das Gitter P  mit der andern     Gehäusehälfte    verbunden.

    Durch     passende    Wahl des     Anschlusspunktes     an der     Gehäuseschale        bezw.    am     Leiter    L  kann der     Rückkopplungsgrad        beliebig    ge  wählt werden.  



  Es     ist    in manchen Fällen     erwünscht,        noch     Hilfselektroden in den Röhren anzubringen.  Solche Hilfselektroden können sich zwischen  Kathode und     Anode,    aber auch ebensogut  ausserhalb     des        Entladungsraumes    befinden,  wobei sie jedoch innerhalb des Schwingkreis  gehäuses angeordnet sind.  



  Um Einwelligkeit zu gewährleisten und  um einer unregelmässigen     Stromverteilung     vorzubeugen, wird -das     @Schwingkreisgehäiise          zweckmässigerweise    so     konstruiert,    dass seine  erzeugende     Mantellinie,        abgesehen        von    der       Trennfuge    senkrecht zum     Leiter    L, keine       Unstetigkeitsstelle    aufweist.

   Den     Übergang     vom Gehäuse G zum     Leiter    L     wird    man  gegebenenfalls so ausbilden, dass sich der  Wellenwiderstand stetig     ändert.     



  Die     Erfindung    ist nicht auf die hier     ge-          zeigten    und     beschriebenen    Ausführungsbei-    spiele     beschränkt.    Es können     zum        Beispiel          beliebige        elektrische        und        magnetische        Modu-          lation8methoden    angewandt werden.

       Die     Elektroden     selbst    können mit     Einrichtungen     zur Kühlung und mit Vorrichtungen zur er  höhten Wärmeabstrahlung     versehen    sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kurzwellenröhrenanordnung mit einem annähernd vollständig abgeschirmten, in das Entladungsgefäss eingebauten Schwingkreis. der ein rotationssymmetrisches Gehäuse zu seiner innenliegenden leiterförmigen Induk- tivität bildet, dadurch gekennzeichnet,

   dess das Elektrodensystem der Röhre innerhalb des genannten Gehäuses angeordnet ist, der art, dass die emittierende Schicht sich längs eines grösseren Teils 'der Induktivität er streckt, und dass die übrigen Elektroden koaxial dazu angeordnet sind.

   UNTERANSPRVCHE: 1. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent- ansprueb, dadurch gekennzeichnet. dass das Gehäuse des Schwingkreises in einer Ebene senkrecht zur leiterförmigen In duktivität annähernd in der Mitte des Rotationskörpers galvanisch aufgetrennt <B>ist.</B> 2.

   Kurzwellenröhrenanorduung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle kapazitiv geschlossen ist. B. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugende Mantellinie des rotations symmetrischen Schwingkreisgehäuses, ab gesehen von mindestens einer Trennfuge senkrecht zur Rotationsachse,

   keine Un- stetigkeitsstelle aufweist. 4. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenzuleitung der Röhre in der elektrisch neutralen Mittelebene des Ge- häuses .senkrecht zur leiterförmigen In duktivität verlegt ist. 5.

   Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenzuleitung der Röhre in der elektrisch neutralen Mittelebene des Ge- häuses senkrecht zur leiterförmigen In duktivität verlegt ist. 6.

   Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass .die Kathodenzuleitung der Röhre mit der leiterförmigen Induktivität identisch ist. 7. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, .dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenzuleitung der Röhre inner halb der leiterförmigen Induktivität ver legt ist.

   B. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenzuleitung der Röhre innerhalb der leiterförmigen Induktivität verlegt ist. 9. Kurzwellen:röhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfselektroden zwischen Kathode und Anode,der Röhre angeordnet sind.

   10. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfselektroden ausserhalb des Entla dungsraumes ,der Röhre, aber innerhalb des Schwingkreisgehäuses angeordnet. sind. 11. Kurzwellenr öhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch ,gekennzeichnet, dass die Anode der Röhre als Vollzylinder ausgebildet ist und in axialer Richtung dieselbe Ausdehnung wie der emissions fähige Teil der Röhre aufweist.

   12. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass .die Röhre eine indirekt geheizte Kathode aufweist, und dass die Heizstromzufüh- rungen der Röhre so verlegt ,sind, dass das vom Heizstrom erzeugte Magnetfeld keine Wirkung auf den Entladungsvorgang ausüben kann.

   18. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, :dass zur Erzielung einer Frequenzverdopp- lungswirkung die leiterförmige Indukti- vität mit einer Steuerwechselstromquelle verbunden ist.

   14. Kurzwellenröhrenanondnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass zur Erzielung einer Rückkopplungswir- kung die leiterförmige Induktivität mit der Kathode derartig verbunden ist, dass ,der im hochfrequenten Rhythmusschwan kende Emissionsstrom über die leiterför- mige Induktivität fliesst.

   15. Kurzwellenröhrenanbrdnung nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Rückkopplungswir kung die leiterförmige Induktivität mit .der Anode derartig verbunden ist, dass .der im hochfrequenten Rhythmus schwan kende Emissionsstrom über die leiterför mige Induktivität fliesst.

   16. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Magnetfeld, dessen Kraft linien parallel zur leiterförmigen Iuduk- tivität verlaufen, den Entladungsraum durchsetzt. 17. Kurzwellenröhrenanordnung nach Unter anspruch 16, @äadurch gekennzeichnet, dass ,das zusätzliche Magnetfeld konstante Stärke besitzt.