-
Ultrakurzwellengenerator Bei Benutzung von elektrischen Entladungsröhren
zur Erzeugung, Verstärkung oder zum Empfang elektrischer ultrahochfrequenter Schwingungen
treten u. a. folgende Schwierigkeiten auf. .
-
Die Beanspruchung der Elektroden wächst mit steigender Frequenz infolge
der notwendigen stärkeren Anfachung. Sie ist daher ganz besonders hoch bei der Frequenz
der sog. Zentimeter- und Dezimeterwellen. Ferner läßt sich bei diesen ultrahochfrequenten
Schßingungen die Frequenz nicht ohne weiteres wie bei den im Rundfunk üblichen Frequenzen
durch verstellbare Elemente der Selbstinduktion und Kapazität variieren.
-
Hängt die Frequenz wie z. B. bei den Zentimeterwellen im wesentlichen
von dem elektrischen System ab, das durch die Elektroden selbst gebildet wird, so
wird ein Empfang dieser Schwingungen nur möglich, wenn man auf der Empfangsseite
genau dieselbe Röhrentype benutzt, wie sie zur Erzeugung verwandt wurde.
-
Man hat nun versucht, diese Nachteile zu beheben. So hat man als Energiequelle
zur Erzeugung der Schwingungen bereits einen Wechselstromgenerator (Netzspannung
oder besonderen Generator) benutzt. Dadurch, daß man hierbei nur die eine Halbwelle
ausnutzt, sinkt bei höherer Spitzenspannung und gleicher oder sogargrößerer Strahlleistung
die - thermische Belastung der Elektroden. Man hat auch schon elektromechanische
Unterbrecher vorgeschlagen, welche die Spannung einer Batterie dem Schwingungserzeuger
im gewünschten Rhythmus zuführen. Unterbrecher mit bewegten Teilen weisen aber die
bekannten Nachteile jeder bewegten Vorrichtung auf.
-
Für Anordnungen zum Anfachen, beispielsweise Senden, Empfangen, Verstärken
von ungedämpften, insbesondere ultrakurzen elektrischen Schwingungen mittels elektrischer
Entladungsröhren, wie z. B. Trioden und Mehrgitterröhren in Rückkopplungsschaltungen
oder in Bremsfeldschaltungen, Dioden mit oder ohne Magnetfeld, Gasentladungsröhren,
werden daher nach der Erfindung die zur Erzeugung der Schwingungen den Elektroden
aufgeprägten intermittierenden Ströme und Spannungen durch Kippschwingungen erzeugt.
Die Frage der Belastung bei sehr hohen Spannungen, die den Elektroden aufgeprägt
werden, ist damit ohne weiteres zu lösen, indem nämlich das Zeitintervall der Anfachung
der ultrahochfrequenten Schwingungen kurz gemacht wird im Vergleich zur Periode
der Kippschwingungen, und gerade bei Kippschwingungen lassen sich die Pausen zwischen
den einzelnen Spannungs- resp. Stromstößen leichter herstellen und variieren als
bei jeder anderen Methode. Dabei wird vorzugsweise die Frequenz der Kippschwingungen
im Bereiche der besten Hörbarkeit, d. h. zwischen 5o und 3ooo Hertz liegen. Da Spannung
und Strom der Kippschwingung sich während einer Schwingungsperiode ändern, tritt
damit ohne
weiteres eine Änderung der Frequenz des Schwingungserzeugers
ein, und durch entsprechende Formung der Strom- oder Spannungskurven, die bei Kippschwingungen
von vornherein bequem zu erreichen ist, kann man erzielen, daß der Existenzbereich
der Schwingungen als Funktion der zur Erhaltung nötigen Spannungen oder Ströme so
überstrichen wird, daß die Frequenzänderung ein Maximum wird. Man erhält auf diese
Weise ein für den Empfang besonders der ultrahochfrequenten Schwingungen günstiges
breites Frequenzband. Man kann weiterhin erreichen, daß der Existenzbereich der
Schwingungen längs der Kurve der größten Energie überstrichen wird, wobei nun meistens
beide Forderungen, sowohl die der Frequenzbreite als auch die Forderung nach möglichst
hoher Energieausbeute miteinander kombiniert sein werden. Durch gleichphasige und
ungleichphasige Steuerung der durch die Kippschwingungen erzeugten und für die Erzeugung
von Schwingungen benötigten Spannungen und Ströme lassen sich dabei alle in Frage
kommenden Überstreichungen des Existenzbereiches der Schwingungen ausführen. Handelt
es sich z. B. um eine Bremsfeldschaltung, so sind die Variablen des Existenzbereiches
dort die Anoden-und die Gitterspannung. Bei gleichphasiger Steuerung von Gitter-
und Anodenspannung wird der Existenzbereich der Schwingungen in Abhängigkeit von
Anoden- und Gitterspannung in einer Geraden überstrichen. Sind Anoden-und Gitterspannung
nicht mehr gleichphasig, so wird der Existenzbereich in einer geschlossenen Kurve
überstrichen, die womöglich der Forderung größter Energieausbeute und maximaler
Breite des Frequenzbandes optimal entspricht. In Fig. z ist dies für eine Schwingungserzeugung
durch Bremsfeldschaltung nach Barkhausen-Kurz in Form eines Diagramms wiedergegeben.
Die Variablen des Existenzbereiches der Schwingungen für die Bremsfeldschaltung
sind Ea, die Anodenspannung, und Eg, die Gitterspannung. Der Existenzbereich G ist
stark umrandet. Die gestrichelten Linien sind die Kurven A, = const. Die Linie F
ist eine Orthogonale für die Kurven A. = const., die das Gebiet an der breitesten
Stelle durchschneidet, längs welcher also die Frequenzänderung relativ am größten
ist. Die Linie E ist dabei die Kurve, längs welcher also die Frequenzänderung relativ
am größten ist. Die Linie E ist dabei die Kurve, längs welcher die Energieausbeute
relativ am größten ist. Die geschlossene Kurve B entsteht bei ungleichphasigem Verlauf
von Eg und Ea. Die zum Überstreichen des Existenzbereiches nötigen Ströme und Spannungen
können dabei ein und demselben Kippschwingungsgenerator entnommen werden. Meistens
wird man die Ströme und Spannungen dem Kippschwingungsgenerator nicht direkt entnehmen,
sondern über ein Zwischenglied, sei es weil die Spannungen der Kippschwingung nicht
die nötige Höhe haben oder weil die Stromstärke nicht den entsprechenden Wert aufweist
oder weil die Kurvenform von Strom und Spannung geformt werden muß usw. Als Zwischenglieder
benutzt man dabei Transformatoren, Verstärker usw. Man kann dabei die Ströme und
Spannungen über nur ein einziges Zwischenglied formen oder auch über mehrere. Die
einfachste Möglichkeit, irgendeinen Existenzbereich der Schwingungen zu überstreichen,
bietet die Potentiometerschaltung. Ihre Anwendbarkeit auf die Bremsfeldschaltung
ist dabei ohne weiteres verständlich. Die Notwendigkeit eines Zwischengliedes ergibt
sich bei Anwendung der Erfindung auf die Magnetronschaltung. Hier sind die Variablen,
die die Existenz der Schwingungen bedingen, die Anodenspannung und das Magnetfeld
resp. der Spulenstrom. Die sog. kritische Anodenspannung steigt dabei mit der Stärke
des Magnetfeldes. Man muß also die Spannung der Kippschwingung herauftransformieren,
um die kritische Spannung zu erreichen und gleichzeitig die Stromstärke. vergrößern,
womöglich unter Zwischenschaltung einer Verstärkereinrichtung. Ferner ist es bei
der Bremsfeldschaltung unter Umständen notwendig, den Heizstrom zu regulieren. Benutzt
man als Zwischenglied einen Transformator, so muß man auf diesem noch eine Sonderwicklung
für den Heizstrom anbringen, welche die meist hohe Kippschwingungsspannung zugunsten
einer höheren Stromstärke heruntertransformiert. Gleichzeitig kann vermittels dieser
Zwischenglieder eine entsprechende Formung der Strom-und Spannungskurven vorgenommen
werden mit den allgemein bekannten Methoden.
-
Für die Erzeugung der Kippschwingungen gibt es in Anwendung auf unser
Problem verschiedene Möglichkeiten. Bekannt. ist die Erzeugung mit Hilfe von Glimmlampen
in der Weise, daß über ein Widerstandselement (Ohmscher Widerstand, Drossel usw.)
ein Kondensator aufgeladen wird, parallel zu dem eine Glimmlampe in Serie mit einem
Widerstand allgemeinster Art liegt. Dabei kann man die Glimmlampe durch eine gesteuerte
Gasentladungsröhre insbesondere mit Glühkathode in entsprechender Schaltung ersetzen.
Bei dieser tritt an die -Stelle der Zündspannung der Glimmlampe das Positivwerden
der Steuerspannung. Auch durch Hochvakuumelektronenröhren erzeugte Kippschwingungen
können verwandt werden.
-
Beim Betriebe des Kippschwingungsgenerators von einer Wechselspannungsquelle
her hat man übrigens noch die Möglichkeit, beide Halbwellen des Wechselstromes auszunutzen.
In Fig.2 bedeutet Tr einen Transformator mit Mittelpunktsanzapfung M, D- und D'
zwei Drosseln oder Widerstände, C und C zwei
gleiche Kondensatoren,
TA und Th' zwei gesteuerte Gasentladungsröhren mit Glühkathode, L einen Widerstand
oder eine Selbstinduktion. Durch Variation der Gittervorspannung B kannman den Einsatzpunkt
der Durchbruchsanodenspannung der gesteuerten Gasentladungsröhre beliebig ändern.
-
Vom in der Zeichnung angedeuteten Zwischenglied führen Leitungen zu
der Generatorröhre R. In diesem Falle ist als Beispiel eine Bremsfeldschaltung gewählt,
bei der die vom Zwischenglied gelieferte Spannurig noch durch ein Potentiometer
H unterteilt wird. Die Anode A liegt dabei an dem negativen Ende des
Potentiometers, das Gitter G am positiven Ende. Die Spannungsverteilung wird durch
den Schleifkontakt der Einführung der Kathode K festgelegt.