DE525008C - Verfahren zur ploetzlichen AEnderung des inneren Widerstandes von Entladungsstreckenin Roehren mit reiner Elektronenentladung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Entladungsstrecken, die mit Elektronen- bzw. Thermionenentladung o. dgl. arbeiten und demnach eine oder mehrere flüssige oder feste Kathoden als Basis für eine Kathodenstrahlen- bzw. Elektronenemission o. dgl. und eine oder mehrere Anoden aufweisen.

Es ist bereits früher nachgewiesen, daß solche Entladungsstrecken ein völlig neuartiges Verhalten zeigen, wenn vorübergehend oder dauernd ein Teil von ihnen überbrückt wird. Es hat sich gezeigt, daß der im:ere Widerstand der Entladungsstrecke sich in einem solchen Falle sprunghaft bzw. diskontinuierlich ändert und hernach stationär bleibt, bis durch geeignete Einwirkung dieser Zustand außerordentlich verringerten Widerstands — als Erscheinungsform betrachtet — wieder aufgehoben wird.

ao Gemäß der Erfindung wird nun eine Teil einer solchen elektrischen Entladungsstrecke durch einen oder mehrere veränderliche Widerstände, die ihrerseits gegebenenfalls parallel oder in Reihe geschaltet sein können, dauernd oder vorübergehend überbrückt und durch die Änderung dieser Widerstände eine sprunghafte bzw. diskontinuierliche Herabsetzung des inneren Widerstandes der Entladungsstrecke herbeigeführt. Ist der veränderliehe Widerstand beispielsweise zwischen der Anode und einer Hilfselektrode angeordnet, so kann durch kontinuierliche oder unstetige Veränderung dieses Widerstandes

z. B. im Sinne einer Verkleinerung desselben zu plötzliche Spannungs- bzw. Feldverlagerung entlang der Entladungsstrecke und hierdurch die sprunghafte Herabsetzung des inneren Widerstandes derselben herbeigeführt werden.

In dem schematischen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sei zwischen Anode α und Elektrode d ein Widerstand r und ein Schalter s gelegt. Zwischen Anode α und Kathode k sei ein Gleichstrominstrument i und eine Gleichstromspeisequelle b geschaltet, deren Spannung so gewählt ist, daß sie oberhalb der in dem grundlegenden Patent 501 397 beschriebenen Zerfallspannung liegt. Eine Kathode k wird durch eine Batterie b über einen regelbaren Widerstand w geheizt. Der Widerstand r kann nun bei zunächst geschlossenem Schalter s so geregelt werden, daß bei Durchschreiten eines bestimmten Widerstandswertes das Zerfallphänomen auftritt und das Instrument i an Stelle eines mehr oder minder kleinen Ruhe- bzw. Leerlaufstromes plötzlich den sehr hohen Zerfallstrom anzeigt. Schaltet man hierauf die Batterie b ab und öffnet den Schalter s, schließt sodann wieder den Anodenkreis über die Batterie b, so fließt wiederum der Leer- bzw. Ruhestrom. Wird nun bei unveränderter Einstellung des Widerstandes r der Schalter s eingelegt, so schnellt der Anodenstrotn abermals auf den früher beobachteten hohen Wert des sogenannten Zer-

fallstromes empor. Wird nun bei einem daranschließenden Versuch die Batterie b angeschaltet belassen und der Widerstand r vorzugsweise plötzlich abgeschaltet, so bleibt der zuletzt eingestellte Zustand der erhöhten Leitfähigkeit, d, h. der erhöhten Stromaufnahme der Entladungsstrecke, je nach der Bauart des Entladungsgefäßes erhalten. Will man, daß sich dieser Zustand der erhöhten ίο Leitfähigkeit wieder in den Ruhestand ändert, so kann dies, abgesehen vor Abschaltung der Speisequelle b, z. B. auch dadurch erreicht werden, daß man als Speisequelle eine Wechselstrom- oder pulsierende Gleichslromquelle benutzt, im letzteren Falle derart, daß Jie Spannung der letzteren mindestens unter die im eingangs erwähnten grundlegenden Patent charakterisierte Zerfallspannung absinkt. Weitere Versuche mit der Erfindung haben nun gezeigt, daß bei einer bestimmten Speisespannung und gegebener Heizung auf der Entladungsstrecke und einer bestimmten Ausführung und Anordnung der Elektrode g gerade der Durchgang durch einen bestimmten Widerstands wert r den Zerfall herbeiführt. Es ist daher nicht erforderlich, daß man bei einer gegebenen Spannung die gesamten Widerstände, welche zur Überbrückung eines Teiles der Entladungsstrecke bestimmt sind, veränderlich ausführt, sondern es kann ein Teil desselben konstant sein und nur jener Widerstandsrest, dessen Änderung den Durchgang durch die Zerfallspannung herbeiführt, veränderlich aufgeführt wird. Ersichtlich kann der beschriebene kleine veränderliche Restwiderstand auch die Funktion des Schalters s (Fig. 1) übernehmen. Seine Anordnung ergibt also die Möglichkeit der Fernsteuerung, so daß die Anordnung auf der Anodenseite als Anruf zur Betätigung von Instrumenten usw. Relais hoher Stromstärken benutzt werden kann. Um möglichst hohe Empfindlichkeit des evtl. ferngesteuerten Schalters oder des seine Stelle vertretenden Widerstandes in bezug auf die Herbeiführung des Zerfallphänomens zu erzielen, kann man außer durch Bemessung des Widerstandes, wie vorher beschrieben, eine bestimmte Heizung, eine bestimmte Zerfallspannung b, allein für sich oder in Kombination wählen. Durch Änderung dieser Größen kann man beliebig nahe an den Zerfallpunkt 2 der Zerfallkurve (Fig. 2) herangehen, so daß eine geringfügige Widerstandsänderung bzw. das Einlegen des Schalters zur Herbeiführung des Zerfallphänomens ausreicht bei beliebig gesteigerter Empfindlichkeit der Anordnung.

An Stelle des Widerstandes im Zerfall-So kreise können natürlich entsprechend dem grundlegenden Patent Kombinationen von Kapazitäten und Widerständen bzw. Kapazitäten allein usw. benutzt werden.

Fig. 3 zeigt eine entsprechende Ausführungsform, bei der ein besonderer veränder- 6; lieher Widerstand in Reihe mit einem oder mehreren konstanten und gewöhnlich hochohmigen Widerständen 0 geschaltet ist; dieser veränderliche Widerstand ist als beeinflußte Entladungsstrecke in diesem Beispiel aus- 7c gebildet mit Anode η und Gitter i und Kathode i; diese Entladungsstrecke kann mit Gasionisation, Elektronen- oder Thermionenentladung arbeiten und eine flüssige oder feste Kathode besitzen. Im Beispiel der 7ί Fig. 3 ist eine Glühkathode vorgesehen. Zwischen Gitter i und Kathode t ist ein "doppelpoliger Umschalter u vorgesehen, durch den in der gestrichelten Stellung eine negative Vorspannung dem Gitter i erteilt wird, wäh- 8c rend in der ausgezogenen Stellung eine positive Vorspannung am Gitter i liegt. Demgemäß wird in letzterem Fall der innere Widerstand der Strecke Anode η—Kathode t erheblich herabgesetzt und hierdurch auch ein Teil der Entladungsstrecke a-k derart überbrückt, daß deren innerer Widerstand plötzlich und sprunghaft erheblich geändert wird. Eine Aufhebung des Zustandes erhöhter Leitfähigkeit der Entladungsstrecke a-k kann herbeigeführt werden durch die im früher erwähnten Mittel. _:

Die beeinflußte Entladungsstrecke n-t wirkt in diesem Falle gleichsam schalterartig; durch entsprechende Wahl derselben sowie der Vorschaltwiderstände 0 kann der Zerfall des Feldes bzw. der Spannung entlang der Entladungsstrecke a-k für einen großen Spannungsbereich erreicht werden durch Beeinflussung der Hilfsstrecke n-t. io(

An Stelle die Widerstände 0 zu ändern, kann das günstigste Widerstandsniveau in der Hilfsstrecke auch durch Einregulierung einer geeigneten konstanten Vorspannung erzielt werden. Es wäre dann also beispiels- 10; weise zwischen dem Umschalter u und der Kathode ί eine positive oder negative konstante Vorspannung gegebenenfalls regelbare Größe einzuschalten, wie beispielsweise in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet. An deren nc Stelle kann natürlich eine Potentiometerschaltung, ein gegebenenfalls regelbarer Reihen- oder Parallelwiderstand im Gitterkreis i-t vorgesehen werden.

Ist es nicht erwünscht, die hohe Stromauf- iij nähme der Röhre dauernd herbeizuführen, oder will man zu deren Beseitigung nicht die besonderen Mittel der Abschaltung der Speisequelle oder Verringerung der Heizung verwenden, so ist eine Speisung mit pulsie- 12c rendem Gleichstrom oder Wechselstrom angezeigt. Hierzu kann jede beliebige geeignete

Speisequelle verwendet werden. Besonders einfach ist es jedoch, unabhängig von der Natur der Speisequelle die Entladungsstrecke zur Schwingungserzeugung zu benutzen. Man wird also etwa eine Schaltung gemäß Fig. 4 ausbilden, welche sich von derjenigen der Fig. 3 nur dadurch unterscheidet, daß parallel zur Speisequelle b unter Zwischenschaltung von Stabilisierungsdrosseln d eine Reihenkombination von Selbstinduktion / und Kapazität ρ geschaltet ist. Durch Einstellung der Größen / oder p kann die Schwingungszahl dieser Anordnung eingestellt werden. Wird nun bei geeigneter Wahl der i 'berbrückungselemente der Schalter u in die ausgezogen gezeichnete Lage entsprechend i"^rig·. 3 gebracht, so kann das Einsetzen der Schwingungen festgestellt werden; wird der Schalter ,v in die gestrichelt gezeichnete Lage gebracht, so werden die Schwingungen unterbrochen, was nach dem Vorausgegangenen klar ist, daß die Schwingungen beim Absinken der Wechselstromspannung den Wert der Zerfallspannung durchschreiten, wodurch der Normalzustand verringerter Leitfähigkeit herbeigeführt wird, der infolge der Umschaltung des Schalters 11 dann dauernd beibehalten wird. Der Schwingungszustand wird gleichsam gesperrt. Durch entsprechende Einregulierung der Spannung b z. B. kann dann erreicht werden, daß die Anordnung bei der Stellung des Umschalters u in der gestrichelten Lage gerade unterhalb der Grenze des Einsetzens der Schwingungen sich befindet und daher eine ganz geringe Erhöhung der Spannung zwischen Gitter i und Kathode t durch Umlegen des Schalters u genügt, um den dauernden Schwingungszustand einzustellen. Xunmehr ist es ein kleiner Schritt, um die beschriebene Anordnung für den Empfang elektrischer Schwingungen zu benutzen. Eine entsprechende Schaltung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Eine Empfangsantenne h ist mit der Schalterröhre, wie sie genannt sein möge, unter Anwendung jeder geeigneten Schaltung im Gitterkreis s und zur Herbeiführung des günstigsten Widerstandniveaus verbunden. Die Schalterröhre wiederum kann mit oder ohne Zusatzwiderstand 0 einen Teil der Entladungsstrecke a-k überbrücken, in deren Anodenkreis wiederum eine Reihenkombination von Selbstinduktion / und Kapazität ρ enthalten sein mag. Zunächst ist klar, daß beim Ankommen elektrischer Schwingungen der Widerstand in der Schalterröhre durch die ankommenden Schwingungen verringert wird und bei einer früher auseinandergesetzten Gesamteinstellung ausreichen kann, um die Zerfallspannung in der Strecke a-k bzw. den Feldzerfall entlang derselben einzuleiten, wodurch sofort kontinuierliche Schwingungen im Kreise p, I₁ a, k einsetzen, deren Frequenz fast ausschließlich durch die Werte I, ρ bestimmt ist. Beim Verschwinden der ankommenden Wellen wird der Widerstand der Strecke n-t erhöht, und die Schwingungen werden gesperrt, wie früher auseinandergesetzt. Natürlich kann jede beliebige Antennenform, beispielsweise eine Rahmenantenne mit nachgeschalteten Einfach- oder Mehrfachverstärkern, verwendet werden, deren Schlußröhre die Strecke n-t enthält. Bemerkenswert ist nur folgendes: Ist der Kreis/, p, a, k ton- oder niederfrequent abgestimmt, so kann mit ihm unmittelbar oder unter Zwischenschaltung von Niederfrequenzverstärkern der Telephonkreis mit dem Telephon oder sonstigem Anzeigeinstrument / gekoppelt werden; das Anzeigeinstrument / kann auch unmittelbar in Reihe mit der Selbstinduktion / geschaltet und gegebenenfalls durch einen Kondensator überbrückt werden. Unter Umständen wird aber wegen der extrem hohen Ströme nach Eintritt des Zerfalls über die Strecke a-k weder Hochfrequenz- noch Niederfrequenz- \'erstärkung nötig sein. Das Schwingen des Kreises /, p, gleichgültig ob hoch-, mittel- oder niederfrequent abgestimmt, kann im Rhythmus der ankommenden Signale, Morsezeichen (Schnelltelegraphie usw.) gesteuert werden, gleichgültig, welche Frequenz die Welle der Signale besitzt. Es ist ferner möglich, den Kreis /, p usw. auf die ankommenden Wellen ganz oder nahezu ganz abzustimmen. Man erhält dann eine völlig neue Art von Hochfrequenzverstärkung, die mit der bekannten Art nichts zu tun hat, da die hochfrequenten Wellen im Kreise I₁ p fast ausschließlich von der Abstimmung dieses Kreises abhängen und nicht etwa von den ankommenden Wellen ausgesteuert werden; die letzteren bewirken vielmehr nur das Ein- und Ausschalten des kritischen Widerstandes in der Schalterröhre.

Außer zum Telegraphieempfang kann die Schaltung gemäß der Erfindung auch zum Anrufempfang verwendet werden. Wird z. B. das Telephon / in Fig. 5 durch eine Klingel, eine Hupe oder einen Lautsprecher ersetzt, so ist bereits ohne Zwischenschaltung besonderer Relais der Anruf gegeben. Aber auch eine einfache Schaltung gemäß Fig. 1 kann hierzu verwendet werden, wenn der Widerstand r durch eine Schalterröhre in der Anordnung der Fig. 5 ersetzt wird; das beispielsweise durch ein Relais ausgelöste Anrufsignal bleibt dann dauernd eingestellt, eine Klingel ertönt beispielsweise dauernd bis zur Abschaltung der Batterie b.

Ersichtlich kann beispielsweise die zuletzt beschriebene Schaltung (Kombination von

Fig. ι und 5) auch zur Fernsteuerung beliebiger Apparate mit elektrischen Wellen benutzt werden, aber auch ohne solche durch Steuerströme, die beispielsweise über eine Leitung nach dem Schema der Fig. 3 einer Schalterröhre zugeführt werden und der Umschalter u an der Geberstelle angeordnet ist und durch Fernleitungen mit der Schalterröhre verbunden ist. Gleiches gilt für Drahttelegraphie für eine Anordnung der Fig. 4 oder Fig. 1, wenn in der letzteren der Widerstand r durch eine Schalterröhre ersetzt wird, die über Fernleitungen gesteuert wird.

Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß bei Anschluß eines Schwingungskreises an die Zerfallröhre und dauernder Erzeugung von Schwingungen in diesem Kreise nach Einstellung von Widerstand und Schalterrohr Beeinflussungen dieser Schwingungen im Sprachrhythmus erfolgen, wenn z. B. die Gitter-Kathoden-Streoke des Schalterrohres mittels Mikrophones besprochen wird. Man ist also so in der Lage, Telephonie zu übertragen, mit oder ohne Draht. Man ist also in der Lage, drahtlos zu telephonieren. Stellt man die Schaltung so ein, daß, wenn Sprachschwingungen noch nicht vorhanden sind, beim Sprechen aber der Widerstand des Schalterrohres sich so ändert, daß Schwingungen auftreten, so kann man einen drahtlosen Telephoniesender bauen, der nur schwingt, wenn er besprochen wird.

Eine Ausführungsform einer solchen TeIephonieschaltung gibt Fig. 6. Eine nähere Be-Schreibung dürfte nach allem Vorhergegangenen unnötig sein.

Erfolgt die Besprechung des Senders mit der Zerfallröhre nicht direkt an Ort und Stelle, sondern verbindet man die Gitter-Kathoden-Strecke der Schalterröhre mit einem Empfangsapparat, wie bereits für Telegraphie beschrieben, und empfängt telephonische Zeichen, so werden diese natürlich auch die Schwingungen steuern. Um die letzteren im Telephon hörbar zu machen, ist es unter Umständen erforderlich, beispielsweise gemäß Fig. 7 die hochfrequenten, telephonisch beeinflußten Wellen am Empfangsort durch irgendeine Gleichrichter- oder Detektoranordnung beliebiger Art kenntlich zu machen.

Bezüglich der Fig. 5 mag noch bemerkt werden, daß die empfangenen Ströme natürlich auch einem Anzeigeinstrument an fernem Ort zugeführt werden können, entweder über Draht oder durch Anschaltung einer Antenne an den Energiekreis p, I.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur plötzlichen Änderung des inneren Widerstandes von Entladungsstrecken in Röhren mit reiner Elektronenentladung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Entladungsstrecke durch mindestens einen veränderlichen, vorzugsweise einstellbaren Widerstand dauernd 6; oder vorübergehend überbrückt ist und eine Änderung dieses Widerstandes eine sprunghafte (diskontinuierliche) stationär bleibende Herabsetzung des inneren Widerstandes der Entladungsstrecke herbeiführt.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß veränderliche und unveränderliche Uberbrückungswiderstände in Reihen- oder Parallelkombinationen angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des veränderlichen Uberbrückungs-Widerstandes seinerseits aus einer Entladungsstrecke besteht, deren Widerstand

   z. B. durch elektrostatische oder elektromagnetische Beeinflussung kontinuierlich oder diskontinuierlich geändert wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil eines der veränderlichen Uberbrückungswiderstände elektrisch über Draht oder mit elektrischen Wellen aus der Ferne gesteuert ist.
5. 5. Schaltungsanordnung für Einrichtungen nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die ihren inneren Widerstand diskontinuierlich (sprunghaft) ändernde Entladungsstrecke von einem pulsierenden Gleich-, Wechseloder Schwingungsstrom, welch letzterer einem Gleich- oder Wechselstrom überlagert sein kann, gespeist ist. tot
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenkreis ein Anzeigeinstrument oder Schaltorgan (Relais) liegt.
7. 7. Schaltungsanordnung zum Empfang 10; elektrischer auf, längs oder ohne Draht fortgeleiteter Schwingungen bis zu den höchsten Frequenzen gemäß Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schwingungen mindestens einen in veränderlichen Widerstand, vorzugsweise eine Entladungsstrecke am Empfangsorte, beeinflussen, der einen Teil einer mit Elektronenentladung arbeitenden Entladungsstrecke überbrückt, die ihren inneren 11; Widerstand bei gewisser Änderung des Überbrückungswiderstandes unter dem Einfluß der Schwingungen sprunghaft (diskontinuierlich) ändert und in deren Speisestromkreis mittelbar oder unmittel- i2( bar Anzeigevorrichtungen oder Einrichtungen zur Weiterleitung der ankommen-

   den Schwingungen in gleicher oder geänderter Form, Frequenz öder Stärke usw. geschaltet sind.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Wechselstrom bzw. ein Schwingungsstrom hörbarer Frequenz verwendet bzw. eingestellt ist, der ein Telephon oder sonstiges Anzeigeinstrument beeinflußt.
9. g. Schaltungsanordnung nach Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kreise der Entladungsstrecke mit sprunghaft (diskontinuierlich) veränderlichem inneren Widerstand auftretenden bzw. beeinflußten Schwingungen mittelbar oder unmittelbar einem Detektor oder Glaichrichterkreis zugeführt werden.
10. 10. Schaltungsanordnung für Einrichtungen nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsstrom durch Beeinflussen oder Ändern des Überbrückungswiderstandes moduliert wird, insbesondere niederfrequent, beispielsweise durch ein Mikrophon.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen