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Durchstimmbare Verstärker-oder Oszillatorstufe für sehr kurze elektromagnetische
Wellen Die Erfindung betrifft eine durchstimmbare Verstärkerstufe für sehr kurze
elektromagnetische Wellen, insbesondere des Dezimeterwellenbereiches, bei der zumindest
der Ausgangskreis nach Art eines Koaxialleitungsresonators ausgebildet ist.
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Bei Verstärker- oder Oszillatorstufen für den Bereich der sehr kurzen
elektromagnetischen Wellen, z. B. der Dezimeterwellen, ist der Anodenschwingkreis
in der Regel als Koaxialleitungsresonator, der im folgenden auch als Topfkreis bezeichnet
wird, ausgebildet. Diesem Topfkreis wird die Hochfrequenzleistung durch kapazitiv
oder induktiv wirkende Koppelelemente entnommen, die gleichzeitig als Transformationselemente
zur Anpassung an den Wellenwiderstand der zum Lastwiderstand führenden Leitung dienen.
Zum Geringhalten der Verluste wird der Anodenkreis zumeist als ;.74-Topfkreis aufgebaut.
Dieser Topfkreis wird durch die Gitter-Anode-Kapazität verkürzt. Zur Durchstimmung
eines derartigen Verstärkers über einen bestimmten Frequenzbereich muß der Koaxialleitungsresonator
in seiner wirksamen elektrischen Länge veränderbar sein. In der Regel wird dazu
ein Abstimmschieber verwendet, der durch einen mechanischen Antrieb in Längsrichtung
des Resonators verschiebbar ist. Ist der Abstimmschieber zum Beispiel ein Kurzschlußschieber,
so bildet sich in einem derartig aufgebauten Topfkreis wegen der Überlagerung von
hin- und rücklaufender Spannungswelle eine Spannungsverteilung dergestalt aus, daß
die Spannung am Ort des Kurzschlusses den Wert Null hat und von da aus, dem Verlauf
der trigonometrischen Sinusfunktion folgend, ihrem maximalen Wert zustrebt. Für
andere Abstimmschieber sind analoge Verhältnisse gegeben. Wird die Hochfrequenzleistung
mittels eines kapazitiv wirkenden Koppelelementes aus dem Topfkreis ausgekoppelt,
dann ist es wegen des Verlaufs der Spannungsverteilung notwendig, das Koppelelement
an einem Ort großer elektrischer Spannung und damit hoher elektrischer Feldstärke
in einer solchen Weise anzuordnen, daß sich gleichzeitig eine optimale Anpassung
an den Lastwiderstand bzw. den Wellenwiderstand der zum Lastwiderstand führenden
Anschlußleitung ergibt. Für eine feste Frequenz ist diese Bedingung ohne Schwierigkeiten
zu erfüllen. Bei der Durchstimmung über einen großen Frequenzbereich wird mit der
Veränderung der Lage des Abstimmschiebers zugleich aber die Spannungsverteilung
verändert, so daß bei einem örtlich festliegenden AuskoppeIelement eine optimale
Leistungsauskopplung exakt nur an einer einzigen Stelle des Durchstimmbereiches
möglich ist. Diesem Nachteil kann praktisch nur dadurch begegnet werden, daß das
Auskoppelelement zugleich mit der Frequenzabsiimmung verschoben wird. Eine derartige
Lösung erfordert jedoch einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten
Schwierigkeiten zu vermeiden. Vor allem soll erreicht werden, daß sich bei einem
erfindungsgemäßen Aufbau eines durchstimmbaren Verstärkers oder Oszillators, z.
B. für Dezimeterwellen, im gesamten Durchstimmbereich optimale Leistungsauskopplung
ergibt, ohne daß das Koppelelement mit der Frequenzeinstellung gleichlaufend nachgestellt
werden muß.
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Ausgehend von einer durchstimmbaren Verstärker-oder Oszillatorstufe
für sehr kurze elektromagnetische Wellen, insbesondere des Dezimeterwellenbereiches,
bei der zumindest der Ausgangskreis nach Art eines Koaxialleitungsresonators ausgebildet
ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Innenleiter des
als Ausgangskreis dienenden Koaxialleitungsresonators ein Rohr vorgesehen ist, das
gleichzeitig den Außenleiter für eine zum Abschlußwiderstand führende Koaxialleitung
bildet, und daß der als Rohr ausgebildete Innenleiter mit dem Kühlzylinder der Röhrenanode
oder deren Durchführung
durch das Vakuumgefäß der Röhre einen ringförmigen
Kondensator bildet, über den der Innenleiter der zum Abschlußwiderstand führenden
koaxialen Leitung über einen weiteren Kondensator an den koaxialen Ausgangskreis
angekoppelt ist.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die Kapazität des vom Kühlzylinder
der Röhrenanode und dem Resonator-Innenleiter gebildeten Kondensators in Serie zur
Schwingkreiskapazität liegt und daß der Wert der von dem Kühlzylinder und dem Resonator-Innenleiter
gebildeten Kapazität, bezogen auf die hierzu in Serie liegende Schwingkreiskapazität,
derart gewählt ist, daß sich innerhalb des Durchstimmbereiches des Koaxialleitungsresonators
wenigstens näherungsweise maximale Leistungsauskopplung ergibt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich dann,
wenn in dem Raum zwischen dem Kühlzylinder der Röhrenanode und dem Resonator-Innenleiter
ein dielektrischer Körper vorgesehen ist, dessen Lage und Eintauchtiefe in diesem
Raum veränderbar sind.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert: Die Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau des Ausgangskreises
einer erfindungsgemäßen Verstärkerstufe. Der Kathodenkreis 16 der Verstärkerstufe
ist nur zum Teil dargestellt. Am Gitterring 2 einer Scheibenröhre 1 liegt die zum
Außenleiter 3 des Topfkreises führende metallische Begrenzungsfläche 4 der in Gitter-Basis-Schaltung
aufgebauten Verstärkerstufe. Den Resonator-Innenleiter bildet das Rohr 5, das mit
dem Kühlzylinder 6 der Röhrenanode 7 nicht in leitender Verbindung steht. Zwischen
dem Kühlzylinder 6 und dem Innenleiter 5 wird ein Ring 8 aus dielektrischem Material,
wie z. B. Keramik, eingeschoben, der durch die Glasfaserstäbe 9 in axialer Richtung
verschiebbar ist. Die Glasfaserstäbe 9 werden von einem hier nicht näher gezeichneten
Antrieb betätigt. Einem zylindrischen Ansatz des Kühlzylinders der Röhrenanode steht
eirf weiterer Innenleiter 10 gegenüber, der zusammen mit einem Außenleiter 11 die
zum Lastwiderstand führende koaxiale Anschlußleitung bildet. Der Innenleiter 10
wird von einer dielektrischen Stützscheibe 12 in seiner Lage gehalten. Zur Abstimmung
des Topfkreises ist ein Abstimmschieber 13 vorgesehen, der von einem mechanischen
Antrieb betätigt wird. Die Anodengleichspannung wird über die Zuleitung 14 und die
Drosselspule 15 an die Röhrenanode herangeführt.
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Der Anodenschwingkreis wird von dem aus dem röhrenförmigen Innenleiter
5 und dem Außenleiter 3 bestehenden koaxialen Kreis gebildet, der durch die Gitter-Anoden-Kapazität
belastet ist und der mittels des Kurzschlußschiebers 13 auf die jeweilige Betriebsfrequenz
abzustimmen ist. Um die Anodengleichspannung vom Topfkreis fernzuhalten, liegt zwischen
dem Innenleiter 5 und dem Kühlzylinder 6 der Röhrenanode ein Keramikring 8, so daß
der Kühlzylinder 6 und der Innenleiter 5 einen Zylinderkondensator mit der Kapazität
Ck bilden, die in Serie zur Schwingkreiskapazität liegt und die als Koppelkapazität
zur Auskopplung der Hochfrequenzleistung aus dem Topfkreis dient. Vom Innenleiter
10 und dem zylindrischen Ansatz des Kühlzylinders 6 wird eine Kapazität K gebildet,
die für die Hochfrequenz praktisch einen völligen Kurzschluß darstellt, die Anodengleichspannung
jedoch vom Innenleiter 10 fernhält. Da die Koppelkapazität Ck etwa um das Zehnfache
größer ist als die Schwingkreiskapazität und mit ihr in Serie liegt, wird bei der
Durchstimmung über ein breites Frequenzband durch die Veränderung der Schwingkreiskapazität
das Teilerverhältnis des von der Schwingkreis- und der Koppelkapazität gebildeten
kapazitiven Spannungsteilers praktisch nicht verändert, so daß die durch dieses
Teilerverhältnis bestimmte Widerstandstransformation über einen großen Frequenzbereich
konstant bleibt.
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Wegen der völligen Entkopplung durch den Skineflekt wird der Innenleiter
des Topfkreises gleichzeitig als Außenleiter für die Anschlußleitung verwendet.
Zur Angleichung an den Querschnitt des Zuführungskabels geht das als Außenleiter
dienende Innenleiterrohr 5 konisch in den Außenleiter 11 über. Ebenso muß auch der
Innenleiter 10 zur Vermeidung von Wellenwiderstandsstörungen über ein konisches
Zwischenstück auf den zum Außenleiter 11 passenden Durchmesser übergehen. Der zwischen
dem Innenleiterrohr 5 und dem Außenleiter 11 entstehende Raum 14 kann z. B. bei
Verstärkerstufen mit großer Ausgangsleistung dazu verwendet werden, Kühlluft an
den Kühlzylinder der Röhrenanode heranzubringen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaues besteht darin,
daß durch die Verschiebung des Keramikringes 8 die Koppelkapazität Ck und damit
das Verhältnis der Widerstandstransformation veränderbar ist. Damit kann bei einer
Änderung des Lastwiderstandes oder umgekehrt bei einer Veränderung der Verhältnisse
durch Röhrenwechsel der Innenwiderstand zur Erzielung einer optimalen Leistungsauskopplung
an den Außenwiderstand in einstellbarer Weise angepaßt werden.
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Beim Aufbau von Oszillatorstufen gilt das vorstehend Ausgeführte in
analoger Weise.