DE2101621A1 - Senderöhre mit erweiterter Röhrenteilkapazität Anode-Kathode - Google Patents

Description

SIEMENS AKT 1 jiNGESELLSCHAFT München 2, den 14. JAN. 1971 Berlin und München Witteisbacherplatz 2

VPA 71/1003

"Senderöhre mit erweiterter Röhrenteiikapazität Anode-Kathode"

Die Erfindung betrifft eine Leistungsröhre, insbesondere Senöetriode, mit koaxialem Elektroden-Systemaufbau für Gitter-Basis-Betrieb.

Röhrengeneratoren v/erden in der Regel für hohe Frequenzen, z. B. 434 MHz, in Gitter-Basis-Schaltung betrieben. Die dabei erforderliche Rückkopplung zur Erzeugung der betreffenden Schwingungen mit der Röhre kann beispielsweise auf einfache Weise über die natürliche Röhrenkapazität Anode-Kathode oder aber über eine zusätzliche äußere Rückkopplungs-Einrichtung vom Gitter-Anoden-Kreis auf den Gitter-Kathodsn-Kreis erfolgen. Am einfachsten und zweckmäßigsten ist die zuerst genannte Maßnahme, diese ist jedoch in den meisten Fällen nicht ohne weiteres möglich.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, innerhalb der Röhre durch einfache Änderungen konstruktiver Art die natürliche Röhrenteilkapazität derart zu bemessen, daß sie für die bei Gitter-Basis-Betrieb erforderliche Rückkopplung ausreicht, um die sonst erforderliche übliche Arbeitskapazität zu erübrigen und dadurch einen zweiten Rückkopplungsweg und die damit verbundenen Phasenschwierigkeiten für die rückgekoppelten Spannungen zu vermeiden.

Erreicht wird dies bei einer Leistungsröhre, insbesondere Sendetriode, mit koaxialem Elektroden-Systemaufbau nach der Erfindung für Gitber-Basis-Betrieb dadurch, daß die Röhren-

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teilkapazität Anode-Kathode gegenüber ihrem natürlichen konstruktiv bedingten Kapazitätswert vergrößert ist.

Es ist bekannt, in Röhrenoszillatoren zur Vermeidung des infolge thermischer Änderungen der Röhrenkapazität auftretenden Frequenzeinlaufs eine Kapazität im Röhrenkolben an unter dem '»Värmeeinfluß der. Röhre stehender Stelle, insbesondere im Röhrenfuß, einzubauen. Sie ist meist sehr klein, so daß sich die Röhrenkapazität durch sie nur unwesentlich vergrößert. Sie kann deshalb auch nicht für die für die Rückkopplung erforderliche Vergrößerung der natürlichen Röhrenteilkapazität entsprechend einer richtigen Bemessung verwendet werden.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung des Elektrodensystems weisen die die natürliche Röhrenteilkapazität bestimmenden Elektroden Anode-Kathode an geeigneter Stelle eine Flächenvergrößerung, einen geringeren gegenseitigen Abstand und/oder zusätzlich angebrachte Teile auf.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der zentrale rohrförmige Kathpdenträger an seiner Stirnseite eine zusätzliche Platte, Scheibe oder dergleichen auf, deren Größe und Abstand zur Anode hin den Gegebenheiten angepaßt werden kann .

Bei bisherigen Oszillatorschaltungen mit Röhren in Gitter-Basis-Schaltung wird die Rückkopplung zwar teilweise über die Teilkapazität C._K aber zusammen mit einer notwendigen äußeren Kapazität erzeugt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß im Betrieb zwei Rückkopplungswege bestehen, wobei ganz sicher die rückgekoppelten Spannungen nicht in ihren Phasen übereinstimmen, so daß langwierige Versuche meist notwendig sind, diesen Mangel zu beseitigen. Liegt dagegen nur ein Rückkopplungsweg über die natürliche Teilkapazität C_AK vor, so ist die Phase der rückgekoppelten Spannungen besser zu beherrschen.

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Hähere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur 3 rein schematisch wiedergegebenen Ausfürhungsbeispiels, sowie der zugehörigen Ersatzschaltbilder in den Figuren 1 und 2 erläutert werden.

In der Figur 1 ist mit dem Kreis 1 eine Sendetriode mit den Teilkapazitäten zwischen Kathode K - Anode A und Gitter G-. angedeutet. Angeschlossen an die Elektroden Kathode K und Gitter G₁ ist ein Eingangskreis 2, während zwischen den Elektroden Anode A und Gitter G₁ der Lastkreis 3 angebracht ist, d.h. Kreise, die im Betrieb über die Röhre miteinander rückgekoppelt sind. Im wesentlichen sind zwischen den drei genannten Elektroden Teilkapazitäten vorhanden, deren Größe λ von der jeweiligen gegenseitigen räumlichen Anordung zueinander abhängig sind und im einzelnen bedeuten: Οίιγ- = Kapazität zwischen Anode und Kathode, C™ = Kapazität zwischen Kathode und Steuergitter und C.~ = Kapazität zwischen Anode und Steuergitter.

In Figur 2 ist über das Zusammenwirken dieser Größen im Betrieb ein Ersatz-Schaltbild dargestellt, in dem zusätzlich zu den vorherigen Größen noch entsprechende Spannungs- und Stromwerte eingetragen sind. Darin bedeuten J_Q der den Lastkreis durchfliegende Strom sowie TJ™ die am Eingangskreis liegende Eingangsspannung.

Bei der in Figur 1 dargestellten Rückkopplungsschaltung der Röhre 1 mit ihren drei Teilkapazitäten CAß.« C„_a und C sowie dem Lastkreis (3) mit dem Arbeiswiderstand R„ zwischen

Anode und Gitter kann im Betrieb einer Gitter-Basis-Schaltung Selbsterregung des Oszillators nur über die natürliche Röhren kapazität C.^. erfolgen.

Wie aus der Figur 2 hervorgeht, sind Steuer- und Ausgangswechselspannung stets dann phasengleich, wenn der Widerstand zwischen Anode und Kathode, nämlich Χ·_κ = "*

α) '⁰AK VPA 9/170/0052 _ 4 _

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mit dem resultierenden Blindwiderstand aus der Röhrenkapazität CV_n und dem angeschlossenen Kreis, z. B. C-Kreis, phasengleich ist.

Wie aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen ist, kann der Lastwiderstand R zwischen Anode und Gitter nur durch den Anodena-|

Wechselstrom J_a. gespeist werden, der die Röhre von Anode zur Kathode hin durchfließt, um von dort über den resultierenden Widerstand Kathode-Gitter zum Lastwiderstand zu gelangen. Auf diesem Wege ist jedoch der Anoden-Wechselstrom Ja-] mit der S teuer spannung XS _vn verkoppelt und im allgemeinen phasen-

1 TJ J

gleich, so daß sich daraus eine Steuerleistung KGi * ^a

^ÜKG ²

und ein Übergangswiderstand R.. = 1 ergibt.

Dieser Widerstand ist wirksam zwischen Kathode-Gitter und beeinflußt damit die Gleichphasigkeit der Steuerspannung zur Ausgangswechselspannung. Somit ist der sich im Betrieb einstellende Phasenfehler dann groß, wenn der Absolutwert des Überleitungswiderstandes R- vergleichbar ist mit dem Absolutwert des kapazitiven resultierenden Widerstandes

ι
KG

Q (0_vn + C-Kreis)

'KG

Der Phasenfehler ist klein, für den Fall, daß der Betrag vom Übergangswiderstand R~ groß ist gegen den Betrag des kapazitiven resultierenden Widerstandes

Da der Über-

KG₁ gangswiderstand R.. von den elektrischen Größen U™ und J₀ der Röhre abhängig ist, läßt sich der mit R.. entstandene

rf·-] U

Phasenfehler der Steuerspannung U_KG zur Ausgangswechselspannung nur durch Verkleinerung des hier kapazitiven re

sultierenden Widerstandes

erreichen. Dies geschieht

Λ«1

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beispielsweise durch einen Kathoden-Gitter-Kreis, der für die Arbeitsfrequenz f kapazitiv und niederohmig ist, wobei die Eigenresonanzfrequenz f tiefer als die Arbeitsfrequenz f, entsprechend f <f liegt.

In Parallelschaltung des kapazitiven Kreiswiderstandes X-Kreis mit dem natürlichen kapazitiven Widerstand X™ ergibt sich schließlich, daß der Betrag vom Übergangswiderstand! R-. (groß gegen den kapazitiven resultierenden Widerstand

KG.

ist.

Die Verkleinerung des resultierenden Widerstandes X-im führt aber zwangsweise zu einer unerwünschten Verminderung der rückgekoppelten Spannung TJ„_G und des Rückkopplungsfaktors K, I wobei „

1 1 ¹⁷AG₁ ^X'kG, ^{+ X}AK _n, ⁺ τ, ⁰AK

Eine in der beschriebenen Weise verbesserte Phasenlage der Steuer spannung U™ zur Ausgangsspannung TJ^g führt jedoch unerwünschterweise zur Verkleinerung der Steuerwechselsparmung, was jedoch nicht angestrebt wird. Eine Vergrößerung dieser Spannung dagegen macht eine Vergrößerung der natürlichen Kapazität C^_K notwendig, die erfindungsgemäß um eine Zusatzkapazität C vergrößert wird.

In Pig· 3 ist bei einer schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels mit einem koaxialen Elektrodensystem mit 1 die zentrale Kathode bzw. Kathodenträger, mit 2 das Steuergitter und mit 3 die z. B. topfförmige Anode bezeichnet. Zwischen den beiden Elektroden Anode und Kathode bildet sich eine in der Pigur gestrichelt dargestellte sogenannt« natürliche Kapazität 4, nämlich C.tj-, aus. Diese natürliche

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Kapazität wird allein durch konstruktive Maßnahmen durch eine Zusatzkapazität 5» nämlich C , derart vergrößert, daß die sich dadurch ergebende kombinierte Kapazität gerade denjenigen Wert hat, der für die in einer Gitter-Basis-Schaltung benötigte kapazitiv bewirkte phasenreine Rückkopplung erforderlich ist. Dies geschieht z. B. durch eine an der Stirnseite der Kathode angebrachte zusätzliche Platte, Scheibe 6 oder dergleichen. Sowohl durch die Größe dieser Platte selbst als auch durch deren Abstand zur Anode hin kann in gewünschter Weise der Wert der Zusatzkapazität und damit der Wert der zu erzeugenden kombinierten Kapazität bemessen werden.

3 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Leistungsröhre j insbesondere Sendetriode_s mit koaxialem Elektrodenaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß für G-itterbasisbetrieb die Röhrenteilkapazität Anode-Kathode gegenüber ihrem natürlichen konstruktiv bedingten Kapazitätswert vergrößert ist.
2. 2. Leistungsröhre nach Anspruch 1, dadurch-gekennzeichnet, daß die die Röhrenteilkapazität bestimmenden Elektroden Anode (3) und Kathode (1) an geeigneter Stelle eine Plächenvergrößerung, einen geringeren gegenseitigen Abstand und/oder zusätzlich angebrachte Teile aufweisen.
3. 3. Leistungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale rohrförmige Kathodenträger (1) an seiner Stirnfläche eine zusätzliche Platte (6), Scheibe oder dergleichen aufweist.

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