DE1112138B - Hochfrequenzverstaerker, insbesondere fuer Fernsehzwecke - Google Patents

Description

Die in VHF-Verstärkern verwendeten Röhren haben meist Gitter- und Kathodenzuleitungen, die einen beträchtlichen Teil einer Wellenlänge bei den verwendeten Frequenzen bilden und oft eine Viertelwellenlänge erreichen. Bekannte Verstärker für Fernsehzwecke, die solche Röhren aufweisen, verwenden üblicherweise mehr oder weniger komplizierte Anpassungsnetzwerke zum Ausgleich der Auswirkungen der Gitter- und Kathodenzuleitungen, um die für Fernsehsignale benötigte Bandbreite zu erzielen. Solche Anpassungsnetzwerke haben außer ihrem komplizierten Aufbau den Nachteil, daß sie nur schwierig für eine befriedigende Wirkungsweise justiert werden können. Außerdem ist es eine allgemeine Erfordernis bei Verstärkern für Fernsehzwecke, daß die Röhreneingangsschaltung eine geringe Impedanz (bezüglich der Röhre, an welche sie angeschlossen ist) bei der 2. Harmonischen der Betriebsfrequenz hat, damit die Röhre zufriedenstellend arbeiten kann. Die Erfüllung dieser Förderung kompliziert die Anpassungsnetzwerke der bekannten Verstärker noch mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzverstärker zu schaffen, der frei von den erwähnten Nachteilen und einfach in Aufbau und Arbeitsweise ist und der ein wesentlich breiteres Frequenzband übertragen kann als vergleichbar bekannte Verstärker. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Gitter- und Kathodenzuleitungen der verwendeten Röhre im wesentlichen bei der Betriebsfrequenz während des Betriebes der Röhre einer Übertragungsleitung von im wesentlichen gleichmäßigem Wellenwiderstand entsprechen, die von einem Widerstand abgeschlossen ist, dessen Wert größer ist als der genannte Wellenwiderstand.

Die Erfindung besteht darin, daß eine erste und eine zweite Übertragungsleitung, deren Längen je ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der Betriebsmittenfrequenz betragen, in Serie zwischen die Eingangselektroden einer Verstärkerröhre und die Signaleingangsklemmen geschaltet sind, daß dabei die erste, der Röhre zugewandte Leitung wenigstens teilweise durch die Elektrodenzuleitungen dieser Röhre gebildet ist, daß eine dritte Übertragungsleitung vorgesehen ist, deren Länge im wesentlichen ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der Betriebsmittenfrequenz beträgt, deren eines Ende kurzgeschlossen und deren anderes Ende an den Verbindungspunkt der ersten beiden Übertragungsleitungen angeschlossen ist, und daß dabei der Wellenwiderstand der zweiten und dritten Übertragungsleitung so gewählt ist, daß während des Hochfrequenzverstärker,
insbesondere für Fernsehzwecke

Anmelder:

Marconi's Wireless Telegraph Company

Limited,
Great Baddow, Essex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. Oktober 1959 und 22. März 1960

Boleslaw Marian Sosin, Great Baddow, Essex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Betriebes die Impedanz an der Signaleingangsklemme über einen weiten Frequenzbereich ohmisch ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht jede dieser Übertragungsleitungen aus zwei Parallelleitern, wobei der Leiter der zweiten Leitung, die über den Leiter der ersten Leitung mit dem Röhrengitter verbunden ist, zusammen mit irgendeinem Teil des Leiters der ersten Leitung, der außerhalb der Röhre liegen kann, durch eine Erdebene gebildet wird.

Bei VHF-Verstärkern mit Glühkathodenröhren tritt oft die Schwierigkeit auf, daß VHF-Ströme in die Kathodenheizleitung induziert werden, so daß besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen, um dies zu verhindern. Bei Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die gemeinsame Verbindung der genannten Übertragungsleitungen einen Punkt relativ geringer Impedanz bei der Grundwelle und der 2. Harmonischen darstellt, um eine solche Induktion in die Kathodenheizleitungen bei direkt geheizten Röhren zu verhindern.

Bei einem Ausführungsbeispiel mit direkt geheizter Röhre wird daher vorzugsweise ein Leiter der ersten Übertragungsleitung durch die Gitterzuleitung (zusammen mit einer Verlängerung, falls erforderlich) gebildet, während der andere Leiter einer solchen Leitung durch die beiden Heizleitungen (zusammen

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mit Verlängerungen, falls erforderlich) gebildet wird, die über Gleichstromblockkondensatoren an der gemeinsamen Verbindung der Übertragungsleitungen parallel geschaltet sind. Auf diese Weise werden spezielle Mittel zur Verhinderung einer Induzierung der VHF-Ströme vermieden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden zwei Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen beschrieben.

In Fig. 1 stellt V das Gefäß einer Röhre dar, deren Gitter- und Kathodenleitungen einen wesentlichen Teil einer Viertelwellenlänge der Frequenz bilden, mit der die Röhre betrieben wird. Die Gitter- und Kathodenleitungen sind bei der Grundwelle der Betriebsfrequenz effektiv der Länge der Übertragungsleitung vom Wellenwiderstand ZOl gleich, die von einem ohmschen Belastungswiderstand größeren Betrages als ZOl abgeschlossen ist. Die Übertragungsleitung, die aus den Gitter- und Kathodenleitungen der Röhre V besteht, wird durch den Teil Γ 4 der Übertragungsleitung verlängert, der aus einem Leiter und einer Erdebene besteht, die in einem bestimmten Abstand parallel verläuft, wobei die Leitung Γ 4 ebenfalls einen Wellenwiderstand ZOl zur Bildung einer Viertelwellenleitung Tl hat. Zwischen dem Ende von Π und den Eingangsklemmen 1 ist eine weitere Viertelwellenleitung Tl geschaltet, die auch einen Leiter parallel zu der besagten Erdebene enthält und eine Impedanz Z 02 hat. An den gemeinsamen Verbindungspunkt Γ1 und Tl ist noch eine weitere Viertelwellenleitung Γ 3 aus parallelen Leitern angeschlossen, die einen Wellenwiderstand Z 03 hat. Das dem gemeinsamen Verbindungspunkt abgewandte Ende dieser Leitung ist kurzgeschlossen.

Es hat sich gezeigt, daß die durch die Röhre V und die Übertragungsleitungen Tl und Γ 2 an den Klemmen 1 gebildete Reaktanz unbeachtet des Vorhandenseins von Γ 3 mit der Frequenz etwa linear über einen beträchtlichen Frequenzbereich sich ändert. Der Wert dieser Reaktanz geht durch den Nullpunkt bei einer Frequenz, bei welcher Π und Tl jeweils eine Viertelwellenlänge lang sind. Bei dieser Frequenz ändert sich auch das Vorzeichen der Reaktanz. Ebenso ändert sich die Reaktanz an den Klemmen 1 auf Grund von Tl und Γ 3 unbeachtet des Vorhandenseins von Tl und der Röhre V etwa linear mit der Frequenz über jene Frequenz, bei welcher Tl und Γ 3 je eine Viertelwellenlänge lang sind. In diesem Fall erfolgt aber die Änderung der Reaktanz mit der Frequenz im entgegengesetzten Sinne. In Übereinstimmung mit der bekannten Übertragungsleitungstheorie, die hier keiner Erklärung bedarf, sind daher die Werte von Z 02 und Z 03 so gewählt, daß die Änderung der Reaktanz mit der Frequenz in jedem der vorstehend dargestellten Fälle so ist, daß sich die gegenläufigen Änderungen auslöschen und die an den Klemmen 1 vorhandene Impedanz im wesentlichen ohmisch ist über ein weites Frequenzband. Ferner sind die Werte von Z 02 und Z 03 so gewählt, daß nicht nur die Impedanz an den Klemmen 1 im wesentlichen ohmisch ist, sondern auch einen gewünschten vorbestimmten Wert hat.

Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Anordnung auf Grund des Kurzschlusses an dem Ende der Übertragungsleitung Γ 3 eine niedrige Impedanz zwischen Gitter und Kathode der Röhre V bei der 2. Harmonischen der Betriebsfrequenz erzielt wird.

Die Anordnung nach Fig. 2 entspricht in mancher Hinsicht der Anordnung nach Fig. 1. Ein Unterschied zwischen den beiden Schaltungen besteht darin, daß die Röhre Vl in Fig. 2 indirekt geheizt ist und daß die zwei Kathodenheizleitungen in der Anordnung nach Fig. 2 zusammen mit Verlängerungen einen Leiter der vollständigen Übertragungsleitung Tl bilden. Die Kathodenheizleitungen und ihre Verlängerungen sind voneinander isoliert entlang ihrer Länge und sind miteinander über Gleichstromblockkondensatoren C an der gemeinsamen Verbindung von Tl, Tl und Γ 3 verbunden, wobei der Heizgleichstrom den Leitungen nahe den Kondensatoren C zugeführt wird. Der Heizgleichstrom wird von einer nicht dargestellten Quelle an den Klemmen 2 eingespeist, und zwar über die Drähte Hl und Hl, wobei Entkopplungskondensatoren wie dargestellt eingefügt sind. Vorzugsweise haben die Drähte Hl und Hl eine Länge von annähernd einem ungeraden Vielfachen des Viertels einer Wellenlänge (in der Darstellung haben sie gerade eine Viertelwellenlänge). Diese Länge ist jedoch nicht kritisch, vorausgesetzt, daß geradzahlige Vielfache des Viertels der Wellenlänge vermieden werden. Außerdem ist der Abstand zwischen den Drähten Hl und Hl nicht kritisch.

Da die gemeinsame Verbindung der Übertragungsleitungen Tl, Tl und Γ3 ein Punkt geringer Impedanz ist, erfordert diese Anordnung nicht die üblichen Anordnungen, um die Induktion von VHF-Strömen in die Heizleitungen zu verhindern.

Bei einem experimentell erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine in England unter der Handelsbezeichnung BR1106 bekannte Röhre verwendet wird, deren Gitter- und Kathodenleitungen im Betriebe eine Übertragungsleitung bilden, deren Wellenwiderstand 22,5 Ω beträgt und von einem Widerstand von 63 Ω abgeschlossen ist, sind die Werte von Z 02 und Z 03 zu 20 bzw. 2 Ω gewählt. Die Übertragungsleitungen Γ1, Tl und Γ 3 entsprechen jeweils einer Viertelwellenlänge. Für diese Anordnung wurde eine wirksame Bandbreite von 170 bis 220MHz gemessen, wobei die Impedanz an den Klemmen 1 den Wert 50 Ω hatte.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochfrequenzverstärker, insbesondere für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Übertragungsleitung, deren Längen je ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der Betriebsmittelfrequenz betragen, in Serie zwischen die Eingangselektroden einer Verstärkerröhre und die Signaleingangsklemmen geschaltet sind, daß dabei die erste, der Röhre zugewandte Leitung wenigstens teilweise durch die Elektrodenzuleitungen dieser Röhre gebildet ist, daß eine dritte Übertragungsleitung vorgesehen ist, deren Länge im wesentlichen ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der Betriebsmittenfrequenz beträgt, deren eines Ende kurzgeschlossen und deren anderes Ende an den Verbindungspunkt der ersten beiden Übertragungsleitungen angeschlossen ist, und daß dabei der Wellenwiderstand der zweiten und dritten Übertragungsleitung so gewählt ist, daß während des Betriebes die Impedanz an der Signaleingangsklemme über einen weiten Frequenzbereich ohmisch ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Übertragungsleitungen zwei Parallelleiter enthält, wobei der Leiter der zweiten Übertragungsleitung, der über einen Leiter der ersten Übertragungsleitung mit dem Gitter der Röhre verbunden ist, durch eine Erdebene gebildet wird.

3. Verstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Röhre eine direkt geheizte Röhre verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen