DE1942642B2 - Gittergesteuerte senderoehre hoher leistungsverstaerkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gittergesteuerte Senderöhre hoher Leistungsverstärkung nach Art einer beam-power-Röhre, bestehend aus einem zentralen Hohlzylinder, einer massiven, insbesondere gekühlten Außen-Hohlanode, in deren Innerem die übrigen, meist von Einzelelementen gebildeten oder mitgebildeten Elektroden, wie Kathode und Steuergitter, koaxial derart angeordnet sind, daß die einander zugeordneten Einzelelemente jeweils Einzelstrahlsysteme für radial nach außen zur Anode hin gerichtete Flachstrahlen bilden.

Bei gittergesteuerten Senderöhren mit hoher Leistungsverstärkung darf grundsätzlich die Steuerelektrode — dies ist in den meisten praktischen Fällen das der Kathode am nächsten liegende Gitter, meist Steuergitter genannt — nicht von dem zu steuernden Elektronenstrom getroffen werden. Bei konventionellen gittergesteuerten Röhren muß zur Erreichung dieses Effektes bei der Aussteuerung das Potential des Gitters kleiner oder höchstens gleich dem Potential der die Elektroden emittierenden Kathode gemacht werden.

Im Hinblick auf Fälle, bei denen das Gitter höheres positives Potential annehmen muß, z.B. zum Zwecke der Schwingungserzeugung, ist es z.B. aus der deutschen Patentschrift 750 696 bekannt, den Entladungsstrom mit Hilfe elektronenoptischer Linsenwirkungen in einzelne Elektronenstrahlbündel gleicher Brennweite derart aufzuteilen, daß diese an den Metallteilen betriebsmäßig auf positivem Potential arbeitender Gitter vorbei und durch die Gitteröffnungen hindurchgeführt werden, so daß diese Elektroden im wesentlichen unbelastet bleiben.

In der neueren Technik der Herstellung deartiger Senderöhren vom beam-power-Typ ist es, z. B. aus

ίο der USA.-Patentschrift 2 727 177 bekannt, die Kathode als zentralen Kohle-Hohlzylinder mit Zahnradstruktur, d. h. mit axialen Stegen, auszubilden, zwischen denen mit diesen mechanisch verbunden einzelne konkav gewölbte Kathodenelemente und vor den Stegen jeweils etwas breitere Blechstreifen als Gitterelemente anzuordnen sind. Diese bekannte Anordnung hat den wesentlichen Nachteil, daß vier gesamte relativ massive zentrale Kohle-Zylinder als Kathode auf eine erhebliche, für thorierte WoIfram-Kathoden ausreichende Temperatur erhitzt werden muß und selber nicht als zusätzliche Fokussierungselektrode auf ein getrenntes, beispielsweise stark negatives Potential gelegt werden kann.

Bei einer weiteren aus der USA.-Patentschrift 2 977 496 bekannten Senderöhre nach beam-power-Art ist der zentrale Kathoden-Hohlkörper ebenfalls etwa nach Zahnradstruktur mit relativ weiten kreisbogenförmigen Längsnuten versehen, auf denen begrenzt übliche Emissionsstoffschichten angeordnet

sind. Unmittelbar vor jeder allerdings nur schwach ausgebildeten Zahnerhebung ist jeweils ein axialer Draht als Gitterelement angeordnet. Zu den Nachteilen der vorher genannten Senderöhre kommen bei dieser bekannten Anordnung noch die Gefahr von stark störenden thermischen Emissionen zwischen den Kathodenelementen sowie eine relativ hohe erforderliche Steuerleistung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine technisch einfach zu verwirklichende Röhrengeometrie zu schaffen, die gemäß der genannten Bedingung das Auftreffen von Elektronen auf das Steuergitter verhindert, und gleichzeitig den Mehraufwand für das bei einer Tetrode erforderliche Schirmgitter sowie die dazu erforderliche zusätzliche Stromversorgung vermeidet.

Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen gittergesteuerten Senderöhre hoher Leistungsverstärkung nach der Erfindung dadurch, daß der zentrale Hohlzylinder als gemeinsame, auf negativem Potential in bezug auf das Kathodenpotential befindliche Fokussierungselektrode nach Zahnradart axial verlaufende Stege aufweist, zwischen denen in den Furchen und von den Stegen isoliert getrennte, direkt geheizte schmale Blechstreifen aus thoriertem Wolfram als Kathodenelemente und vor denen jeweils zwei axial erstreckte Drähte als Steuerelektrodea angeordnet sind.

Mit besonderem Vorteil bestehen bei einer derartigen Röhre die Kathodenelemente aus ebenen oder konkav geformten thorierten Blechstreifen, die bei guter Ergiebigkeit eine hohe Betriebstemperatur und eine hohe spezifische Belastung zulassen. Es ist aber auch die Verwendung von üblichen thorierten Wolfram-Drähten möglich.

Abweichend vom bisherigen konventionellen Röhrenbau sind sowohl die Steuergitterelektrode als auch die Kathode aus Einzelelementen aufgebaut. Für die Einzelelemente der Steuerelektrode können sowohl

übliche Drähte als auch achsparallel angeordnete Flach- oder entsprechende Profilschienen vorgesehen werden.

In besonders vorteilhafter Weise werden die die Einzelelemente bildenden dünnwandigen Blechteile der Kathode einzeln und die Einzelelemente, z. B. Drähte, des Steuergitters zentral gemeinsam jeweils durch eine Feder im Betrieb gespannt.

Die Fükussierungselektrode ist sowohl mechanisch als auch elektrisch von der Kathode getrennt und außerdem so ausgebildet, daß sie durch ein übliches Kühlmittel gekühlt werden kann.

Der von einem Kathodenheizelement ausgehende Elektronenstrahl ist konvergent fokussiert und durchläuft auf seinem Weg zur Anode hin die Einzelelemente der Steuerelektroden, ohne daß diese vom Ebktronenstrom getroffen werden.

In vorteilhafter Weiterbildung der beschriebenen Anordnung kann für die Fokussierung der Elektronenstrahlen zusätzlich ein in ihrer Richtung verlaufendes magnetisches Feld eines Pe manentmagneten angelegt werden.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand des in der Zeichnung rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Darin sind Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, fortgelassen oder unbezeichnet geblieben.

In der Figur ist die Abwicklung eines Teilausschnitts aus einem Querschnitt senkrecht zur Achse der beschriebenen Senderöhre wiedergegeben. Mit 1 ist die aus einem zentralen massiven Hohlzylinder bestehende Fokussierungselektrode bezeichnet, die außen, z. B. nach Zahnradart, mit Zähnen 2 und entsprechenden Furchen 3 versehen ist. Die Furchen 3 dienen mit den jeweils benachbarten Zähnen 2 als die einzelnen Fokussierungs-Teilelektroden zur Unterbringung der Kathoden-Elemente 4. Im Gegensatz zu der Fokussierungselektrode 1 und der konzentrischen Anode 5 als die einzigen Massivelektroden ist die Kathode sowie die Gitterelektrode aus Einzelelementen gebildet. So bestehen die Kathodenelemente z. B. aus schmalen, insbesondere aus Blechstreifen, die achsparallel angeordnet sind und deren die Emissionsfläche bildender Teil eben oder konkav gewölbt ist. Mit besonderem Vorteil werden diese Kathodenelemente aus entsprechend geformten thoriertem Wolfram-Blech hergestellt und im Betrieb durch direkten Stromdurchgang geheizt. Die der Kathode benachbarte Steuerelektrode 6 besteht ebenfalls aus achsparallel angeordneten Drähten oder Profilsch^:enen. Die Einzelelemente der Gitterelektroden sind jeweils einem Zahn der Fokussierungselektrode derart in radialer Richtung vorgelagert, daß einem Kathodeneinzelelement jeweils zwei benachbarte Gittereinzelelemente zugeordnet sind. Der Fokussierungsmechanismus dieses Systems ergibt sich nach dem Prinzip der Raumladungssteuerung in folgender Weise: Die gekrümmte Kathode 4 erzeugt zusammen mit der in bezug auf das Kathodenpotential auf negativem Potential befindlichen Fokussierungselektrode 1, 2, 3 einen konvergenten Elektronenstrahl. Dieser konvergente Elektronenstrahl wird im Raumladuugsgebiet von der Steuerelektrode 6 wie bei einer normalen Triode mit einer Hochfrequenzspannung ausgesteu-

ert.

Die Anschlüsse der einzelnen Elektroden erfolgen in üblicher Weise über scheibenförmige Zuführungen, die gegeneinander durch Zwischenfügen von entsprechenden Keramikringen unter Bildung eines

Teiles der Gefäßwandung isoliert sind. Konzentrisch um die Fokussierungselektrode 1 sind zunächst die Kathodenelemente 4 von beiden Seiten derart gehaltert, daß diese im Betrieb durch jeweils eine zugeordnete Zugfeder gespannt werden. Die Einzelele-

menteo der Steuerelektrode sind unter anderem an dem Rand eines domartigeu Stirableches befestigt und werden im Betrieb von diesem Ende her durch eine gemeinsame zentrale Feder derart straff gehalten, daß kein Gitterkathodenschluß entstehen kann.

Die Zuleitung der Steuerelektrode kann dabei die Zuleitungsebene der Kathode durchsetzen mit dem besonderen Vorteil, daß der Kathodenanschluß als die Basis zwischen den Zubitungen für die Elektroden des Eingangskreises auf der einen Seite und den

Zuleitungen für die Elektroden des Ausgangskreises auf der anderen Seite liegt, um so leicht eine Schwingkreiskonstruktion bei einer Kathodenbasisschaltung zu ermöglichen. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung wird auf diese Durchführung der

Steuergitterzuleitung durch die Kathodenzuleitungsebene verzichtet und statt dessen die Hochfrequenzspannung an das Steuergitter durch eine Leitung innerhalb des Fokussierungsrohres koaxial zugeführt.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel mit ent-

sprechend einer Pierce-Kanone gekrümmten Flächen der Kathode und einer angelegten Spannung von etwa — 1OO V an der von den Kathoden getrennten Fokussierungselektrode wurden Leistungsverstärkungen erzielt, die den Leistungsverstärkungen bester Tetroden gleichkommen. In manchen Fällen kann die angelegte Spannung bis zu —1000 V betragen. Der Vorteil besteht aber darin, daß es mit dieser Anordnung gelingt, außergewöhnlich robuste Trioden sehr großer Leistung aufzubauen, die in der Leistungsverstärkung den bisherigen großen Tetroden kaum nachstehen. Das komplizierte und umständlich zu justierende Schirmgitter sowie die vom Kunden aufzubringende teure Stromversorgung können eingespart werden. Statt dessen ist lediglich eine praktisch unbelastete Spannungsquelle von etwa — 100 V zusätzlich vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gittergesteuerte Senderöhre hoher Leistungsverstärkung nach Art einer beam-power-Röhre, bestehend aus einem zentralen Hohlzylinder, einer massiven, insbesondere gekühlten Außen-Hohlanode, in deren Innerem die übrigen, meist von Einzelelementen gebildeten oder mitgebildeten Elektroden, wie Kathode und Steuergitter, koaxial derart angeordnet sind, daß die einander zugeordneten Einzelelemente jeweils Einzelstrahlsysteme für radial nach außen zur Anode hin gerichtete Flachstrahlen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Hohlzylinder (1) als gemeinsame, auf negativem Potential in bezug auf das Kathodenpotenüal befindliche Fokussiei.ingselektrode nach Zahnradart axial verlaufende Stege (2) aufweist, zwischen denen in den Furchen (3) und von den Stegen isoliert getrennte, direkt geheizte schmale Blechstreifen aus thoriertem Wolfram als Kathodenelemente (4) und vor denen jeweils zwei axial erstreckte Drähte (6) als Steuerelektroden angeordnet sind.

2. Gittergesteuerte Senderöhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenelemente (4) aus ebenen oder konkav geformten thoriert^n Wolfram-Blechstreifen bestehen.

3. Gittergesteuerte Senderöhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz; xhnet, daß die die Einzelelemente bildenden dünnwandigen Blechteile der Kathode (4) einzeln und die Einzelelemente, z.B. Drähte des Steuergitters, zentral gemeinsam jeweils durch eine Feder im Betrieb gespannt sind.