DE604539C

DE604539C - Device to avoid non-linear distortion

Info

Publication number: DE604539C
Application number: DES106806D
Authority: DE
Inventors: Dr Richard Feldtkeller; Dr Werner Jacobi
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1932-10-28
Filing date: 1932-10-28
Publication date: 1934-10-23

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
23. OKTOBER 1934ISSUED ON
OCTOBER 23, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21a² GRUPPE 18 ο*CLASS 21a ² GROUP 18 ο *

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt *)

Einrichtung zur Vermeidung nichtlinearer VerzerrungenDevice to avoid non-linear distortion

Zusatz zum Patent 602Addendum to patent 602

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Oktober 1932 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 19. März 1932.Patented in the German Empire on October 28, 1932 The main patent started on March 19, 1932.

Nach dem Hauptpatent werden nichtlineare Verzerrungen, die in Elektronenröhren oder anderen Elementen mit nichtlinearer Kennlinie entstehen, durch Verzerrungen kompensiert, die auf der fallenden Durchgriffsgitterspannungskennlinie (— U_g, D) einer oder mehrerer Elektronenröhren beruhen. Nach dem Hauptpatent wird von der Veränderlichkeit des Durchgriffs von Verstärkerröhren zum Zwecke der Kompensation Gebrauch gemacht.According to the main patent, non-linear distortions that arise in electron tubes or other elements with a non-linear characteristic curve are compensated for by distortions that are based on the falling grid voltage characteristic curve (- U _g , D) of one or more electron tubes. According to the main patent, use is made of the variability of the penetration of amplifier tubes for the purpose of compensation.

Damit eine Kompensation stattfinden kann, muß der Durchgriff der Röhren mit zunehmender negativer Gitterspannung kleiner werden, d. h. die Kennlinie, die die Abhängigkeit des Durchgriffs von der negativen Gitterspannung darstellt, muß einen fallenden Verlauf zeigen.So that a compensation can take place, the penetration of the tubes with increasing negative grid voltage decrease, d. H. the characteristic showing the dependency of the penetration from the negative grid voltage must show a falling curve.

Die Röhren normaler Bauart, bei denen das Gitter zwischen Kathode und Anode liegt, zeigen jedoch-innerhalb eines großen Gitter-Spannungsbereiches einen steigenden Verlauf des Durchgriffes, wenn der Arbeitspunkt entsprechend den übrigen an die Röhre zu stellenden Ansprüchen gewählt wird. Nur an wenigen verhältnismäßig schmalen Stellen zeigt die Durchgriffskennlinie eine fallende Tendenz. Es bereitet Schwierigkeiten und führt zu einer Verringerung der Verstärkung bzw. Leistungsabgabe, wenn der Arbeitspunkt innerhalb der Stellen fallender Durchgriffskennlinie gewählt und die Aussteuerung so bemessen wird, daß sie über die Stellen fallenden Durchgriffes nicht hinausgeht. Es würde sich bei diesen Röhren nur eine sehr kleine zulässige Aussteuerung ergeben. Versuche, bei diesen Röhren den gewünschten Durchgriffsverlauf unter Beibehaltung der normalen Elektrodenanordnung durch konstruktive Maßnahfnen zu erzielen, führen ebenfalls nicht zu dem gewünschten Erfolg.The tubes of normal construction, in which the grid is between the cathode and anode, however, show an increasing curve within a large grid voltage range of penetration when the working point is to be placed on the tube in accordance with the others Claims is chosen. Only in a few relatively narrow places does it show Pass-through characteristic shows a downward trend. It creates difficulties and leads to one Reduction of the gain or power output if the operating point is within the Set falling penetration characteristic selected and the modulation is dimensioned so that it does not go beyond the points of falling penetration. It would be with these tubes result in only a very small permissible modulation. Try to find the one you want with these tubes To achieve penetration course while maintaining the normal electrode arrangement by constructive measures, lead also not to the desired success.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten durch die Anwendung einer sogenannten Gegensteuerröhre vermieden. Bei diesen Röhren befindet sich die Steuerelektrode zum mindesten teilweise auf der entgegengesetzten Seite der Kathode wie die Anode. Versuche haben ergeben, daß der Durchgriffsverlauf dieser Röhren für Kompensationszwecke wesentlich besser geeignet ist als bei den Röhren mit normaler Elektrodenanordnung. Bei Gegensteuerungen zeigt der Durchgriff über einen großen Gitterspannungsbereich eine fallende Tendenz.According to the invention, these difficulties are overcome by the use of a so-called Counter control tube avoided. At least the control electrode is located in these tubes partly on the opposite side of the cathode as the anode. Tests have shown that the penetration process these tubes are much more suitable for compensation purposes than the tubes with normal electrode arrangement. In the case of countermeasures, the penetration shows through one large grid voltage range shows a falling tendency.

Gegensteuerröhren sind als sogenannte Plattenröhren bekannt. In Fig. 1 ist eine derartige Röhre beispielsweise dargestellt. DieCounter control tubes are known as so-called plate tubes. In Fig. 1 is such a Tube shown for example. the

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dr. Werner Jacobi in Berlin-Spandau und Dr. Richard Feldtkeller in Berlin-Siemensstadt.*) The patent seeker indicated the following as the inventors: Dr. Werner Jacobi in Berlin-Spandau and Dr. Richard Feldtkeller in Berlin-Siemensstadt.

Kathode K befindet sich zwischen der Anode A und der ebenso wie die Anode plattenförmig ausgebildeten Steuerelektrode G, The cathode K is located between the anode A and the control electrode G, which is plate-shaped like the anode,

In Fig. 2 ist gezeigt, daß im Rahmen der Erfindung Gegensteuerröhren nicht nur als Plattenröhren ausgebildet sein können, sondern daß auch der bei den Röhren mit normaler Elektrodenanordnung übliche konzentrische Aufbau anwendbar ist. Die Kathodenspirale K ίο liegt zwischen dem Gitterzylinder G und dem Anodenzylinder A. Die dargestellten Formen können selbstverständlich in beliebiger Weise verändert werden, ohne daß die Brauchbarkeit der Röhren für den Erfindungsgedanken eingeschränkt werden würde. So kann beispielsweise der kreisförmige Querschnitt durch einen länglichen Querschnitt ersetzt werden. Ebenso kann die Steuerelektrode als einfacher Stab ausgebildet sein. Schließlich ist auch die Anao wendung von weiteren Gitterelektroden zur Erzielung bestimmter Eigenschaften möglich.In Fig. 2 it is shown that, within the scope of the invention, counter control tubes can not only be designed as plate tubes, but that the concentric structure customary for tubes with normal electrode arrangement can also be used. The cathode spiral K o lies between the lattice cylinder G and the anode cylinder A. The shapes shown can of course be changed in any way without the usefulness of the tubes for the idea of the invention being restricted. For example, the circular cross section can be replaced by an elongated cross section. The control electrode can also be designed as a simple rod. Finally, it is also possible to use additional grid electrodes to achieve certain properties.

Die Kompensationswirkung der Röhren muß den verschiedenen Anforderungen entsprechend gewählt werden. Sie wird um so größer, je steiler der Abfall der Durchgriffskennlinie vor sich geht. Gemäß eines weiteren Gedankens der Erfindung wird die Steuerelektrode konvex gegenüber der Kathode bzw. den einzelnen Windungen des Kathodendrahtes ausgebildet. Auf diese Weise kann eine größere Kompensationswirkung mit hoher Steilheit vereinigt werden. Derselbe Effekt läßt sich auch durch die Verwendung eines flachen Bandes von geeignetem Querschnitt (elliptisch, rechteckig o. dgl.) als Kathode erzielen, wenn die längere Querschnittsseite des Kathodenbandes der Steuerelektrode zugekehrt ist. In den Fig. 3 bis 5 sind Ausführungsbeispiele für die erwähnte Elektrodengestaltung dargestellt. Die Fig. 3 und 4 zeigen die konvexe Ausbildung der Steuerelektrode G gegenüber der Kathode K. Fig. 5 veranschaulicht die Anwendung einer bandförmigen Kathode.The compensation effect of the tubes must be selected according to the various requirements. It becomes greater, the steeper the drop in the penetration characteristic is. According to a further concept of the invention, the control electrode is convex in relation to the cathode or the individual turns of the cathode wire. In this way, a greater compensation effect can be combined with a high steepness. The same effect can also be achieved by using a flat strip of suitable cross-section (elliptical, rectangular or the like) as the cathode when the longer cross-sectional side of the cathode strip faces the control electrode. In FIGS. 3 to 5, exemplary embodiments for the electrode design mentioned are shown. 3 and 4 show the convex configuration of the control electrode G with respect to the cathode K. FIG. 5 illustrates the use of a band-shaped cathode.

DieZweckmäßigkeitderbeschriebenenElektrodenausbildung kann folgendermaßen erklärt werden. Zeichnet man sich die Feldlinienverteilung zwischen einer Kathode K entsprechend Fig. 6 und einer plattenförmigen Steuerelektrode G von glatter Oberfläche auf, so ergibt sich, daß zwischen den einzelnen Windungen der Kathode eine geringere Feldliniendichte vorhanden ist. An diesen Stellen ist der Durchgriff wesentlich größer als an den durch die von den Kathodenwindungen ausgehenden FeIdlinien abgeschirmten Stellen. Die Durchgriffskennlinie einer Röhre wird einen um so stärkeren Abfall und damit die Röhre eine um so stärkere Kompensationswirkung zeigen, je größer das Verhältnis zwischen den Flächen kleinen Durchgriffes und den Flächen großen Durchgriffes längs der Oberfläche der Steuerelektrode ist.The utility of the described electrode configuration can be explained as follows. If one draws the field line distribution between a cathode K according to FIG. 6 and a plate-shaped control electrode G with a smooth surface, it results that there is a lower field line density between the individual turns of the cathode. The penetration is much greater at these points than at the points shielded by the field lines emanating from the cathode windings. The penetration characteristic of a tube will show a stronger drop and thus the tube will show a stronger compensation effect, the greater the ratio between the areas of small penetration and the areas of large penetration along the surface of the control electrode.

Dieses Verhältnis ließe sich durch Entfernung des Gitters von der Kathode vergrößern. Jedoch würde damit gleichzeitig die Steilheit der Röhre-abnehmen, da die Einwirkung des Gitterpotentials auf den Elektronenstrom naturgemäß mit zunehmendem Abstand des Gitters von der Kathode abnimmt. Bei den in den Fig. 3 bis 4 dargestellten Ausführungen wird bei hoher Kompensationswirkung gleichzeitig eine große Steilheit erreicht.This ratio could be increased by removing the grid from the cathode. However At the same time the steepness of the tube would decrease because of the effect of the grid potential on the electron flow naturally decreases with increasing distance of the grid from the cathode. In the FIGS. 3 to 4 The designs shown are at the same time a large one with a high compensation effect Steepness reached.

Die Erfindung sieht weiterhin ein Schirmgitter zwischen Anode und Steuerelektrode vor, um der Durchgriffskennlinie die gewünschte Form geben zu können, die erforderlich ist, um Verzerrungen, die von einer gegebenen Kennlinienkrümmung herrühren, zu beseitigen. Im folgenden seien einige wichtige Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäß der Erfindung angeführt. Durch die Anwendung der Gegensteuerröhre kann die Kennlinienform von Übertragungssystemen, insbesondere Verstärkern, mit einfachen Mitteln linearisiert werden. Die Erfindung ist daher überall da mit Vorteil anzuwenden, wo nichtlineare Verzerrungen besonders störend sind. Die wichtigsten Ausführungsformen der Erfindung sind Verstärker bei Trägerfrequenzmehrfachsystemen jeder Art, wie Übertragungssysteme für Hochfrequenztelephonie, EW-Telephonie, Wechselstromtelegraphie, Überlagerungstelegraphie, Fernmessen usw. Durch die Linearisierung wird bei diesen Systemen eine gegenseitige Modulation der einzelnen Frequenzbänder vermieden. Das Übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen und Leitungen wird eingeschränkt und eine weitere Zusammendrängung der Frequenzkanäle ermöglicht. The invention also provides a screen grid between anode and control electrode, in order to be able to give the punch-through characteristic the desired shape, which is required, in order to eliminate distortions that result from a given curve curvature. In the following are some important embodiments of the device according to the invention cited. By using the counter control tube, the characteristic curve shape of transmission systems, in particular amplifiers, can be linearized with simple means. The invention is therefore advantageous everywhere to be used where non-linear distortions are particularly disturbing. The most important embodiments of the invention are amplifiers in carrier frequency multiple systems of any kind, such as Transmission systems for high frequency telephony, EW telephony, AC telegraphy, Overlay telegraphy, telemetry, etc. The linearization in these systems a mutual modulation of the individual frequency bands avoided. The crosstalk between the individual channels and lines is restricted and one more Allows crowding of the frequency channels.

Im Interesse der Verminderung des Übersprechens ist die Erfindung ebenfalls anwendbar für Telephonieverstärker in vieladrigen Kabeln. Bei Musikverstärkern, insbesondere für Rundfunk und Tonfilmzwecke, kann durch die Anwendung der Erfindung eine Beseitigung der Obertöne und damit eine wesentliche Verbesserung des Klangbildes herbeigeführt werden.In the interest of reducing crosstalk, the invention can also be used for telephony amplifiers in multi-core cables. For music amplifiers, especially for radio and sound film purposes, the application of the invention can eliminate the overtones and thus provide a substantial improvement the sound image can be brought about.

Die Erfindung ist ferner wichtig für Geheimhaltungssysteme mit Inversion oder Transposition des Sprachbandes. Störtöne in der entschlüsselten Sprache können vermieden werden.The invention is also important for secrecy systems with inversion or transposition of the voice band. Disturbing tones in the decrypted Language can be avoided.

Als weitere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens kommen Verstärker für Meßgeräte (Spannungszeiger, Pegelmesser, Meßverstärker usw.) in Frage. Die Meßfehler können auf diese Weise verringert und die zur Beseitigung der Oberschwingungen bisher erforderlichen Siebmittel vereinfacht bzw. entbehrlich gemacht werden.Amplifiers for measuring devices come as further exemplary embodiments of the inventive concept (Voltage pointer, level meter, measuring amplifier, etc.) in question. The measurement errors can reduced in this way and those previously required to eliminate the harmonics Sieve means can be simplified or made dispensable.

Claims

Patent claims:

i. Establishment where nonlinear distortion caused by the curvature of the

120120

604 5S9

static characteristics of a tube or otherwise arise, according to patent 602 494 can be compensated for by distortions caused by the falling grid voltage characteristic one or more tubes are based, in particular amplifiers for multiple carrier frequency systems, thereby characterized in that as tubes with falling grating voltage characteristic curve Counter control tubes are used.

2. Device according to claim 1, characterized characterized) that the control electrode of the counter control tubes is convex with respect to the Cathode or the individual turns of the cathode wire is formed.

3. Device according to claim 1, characterized in that the cathode consists of a consists of a flat band, the longer cross-sectional side of which faces the control electrode is.

4. Device according to claim 1, characterized in that the counter control tube apart from the control electrode, it is provided with one or more other grids.

1 sheet of drawings