DE612434C - Roehrengeneratorschaltung unter Anwendung von Mehrgitterroehren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röhrengeneratorschaltung unter Verwendung von Mehrgitterröhren.

Es sind Generatorschaltungen mit Zweigitterröhren bekannt, bei denen das zwischen Steuergitter und Anode gelegene Schirmgitter direkt mit einem Punkt positiven Potentials gegenüber der Kathode verbunden wird, um Rückwirkungen zwischen Gitter- und Anodenkreis zu vermeiden.

Es sind Generatorschaltungen mit Mehrgitterröhren bekannt, bei denen zwischen Steuergitter und Raumladegitter ein frequenzbestimmender Kreis liegt und die Schwingungserregung durch Rückkopplung auf den Raumladegitterkreis erfolgt. Die Anode ist dabei mit einem besonderen Ausgangskreis verbunden. Bei Senderöhren werden zumeist Kathoden mit ausgeprägter Sättigung verwendet. Wird nun das Potential des Raumladegitters infolge der Rückkopplungsspannungen geändert, so ergeben sich leicht Unregelmäßigkeiten in der Schwingungserzeugung.
Weiterhin sind Röhrengeneratorschaltungen unter Verwendung von Zweigitterröhren bekannt, bei denen der frequenzbestimmende rückgekoppelte Kreis zwischen zwei Gitterelektroden angeordnet und ein Punkt dieses Kreises mit der Kathode verbunden ist. Die Anode ist mit einem besonderen Nutzkreis verbunden. Derartige Schaltungen haben den Nachteil, daß die beiden positiv vorgespannten Elektroden, nämlich die mit dem. Nutzkreis verbundene Hauptanode und die Hilfsanode des frequenzbestimmenden Kreises unmittelbar benachbart sind. Die. kapazitive Kopplung zwischen diesen beiden Elektroden bringt den Nachteil mit sich, daß Belastungsschwankungen im Anodenkreis auf den. frequenzbestimmenden Kreis rückwirken. Außerdem kann sich in einer der zugehörigen Ent? ladungsstrecken infolge von. Sekundäremission eine fallende Stromspannungscharakteristik herausbilden, wodurch sich wilde Schwingungen in den angeschlossenen Kreisen erregen können.

Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.

Die erfindungsgemäße Röhrengeneratorschaltung'unter. "Anwendung von Mehrgitter- so röhren, bei denen das frequenzbestimmende rückgekoppelte System an zwei Gitterelektroden und die Kathode angeschlossen und die Anode mit belastetem Ausgangskreis verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen der Anode und den übrigen Elektroden ein Hilfsgitter angeordnet ist, welches hochfrequenzmäßig auf Kathodenpotential gehalten wird. :

Die Vorteile, die sich durch die Anwendung eines Hilfsgitters zwischen Anoder und den übrigen Elektroden ergeben, sind folgende: ■'"■"·

Das Hilfsgitter 3 dient als elektrostatischer Schirm zwischen Anode undvSteuergitter 2. Dadurch wird eine, ungewollte Rückkopplung

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zwischen diesen Elektroden vermieden. Belastungsschwankungen im ^Anodenkreis wirken sich infolge der verschwindend kleinen kapazitiven-Kopplung nicht mehr auf den Gitterkreis aus.

Durch das Hilfsgitter wird verhindert, daß eine der Entladungsstrecken, insbesondere die der Anode AN, eine fallende Stromspannungschärakteristik infolge der Sekundärelektronenemission benachbarter Elektroden entwickelt, wodurch sich wilde Schwingungen in den angeschlossenen, Außenkreisen erregen könnten.

Das Hilfsgitter 3 kann in vorteilhafter Weise zu Modulationszwecken herangezogen werden. Alle übrigen Elektroden führen schon hochfrequente Spannungen. Eine Überlagerung der Modulationsspannungen würde zu Schaltkomplikationen führen, da ja die ao verschiedenen Frequenzen getrennt zugeführt werden müssen. Das Gitter 3 führt aber keine hochfrequenten Wechselspannungen und kann infolgedessen ohne weiteres zur Modulation verwendet werden.

Dem Hilfsgitter 3 können passende Spannungen zur Beeinflussung der Röhrenkennlinie zugeführt werden, so daß an den günstigsten Punkten der Kennlinie gearbeitet werden kann. Ebenso kann durch passende Spannungen der Amplitudenverlauf der Gitter- und Anodenströme so verändert werden, daß dem Ausgangskreis des Generators harmonische Schwingungen höherer Ordnung in bezug auf die im rückgekoppelten Kreis erzeugte Grundfrequenz entnommen werden können.

Betrachtet man Fig. 1, so sieht man eine übliche Rückkopplungsschaltung mit dem Kreis C₁, L_x, L₂ und der Kopplungsspule L₃. Der Belastungskreis ist durch die Spule L₄, Kapazität C und Nutzlast R dargestellt. Es entnimmt in einem solchen Fall das Gitter der Röhre seine Erregungsspannung dem Ausgangskreis. Wenn nun in einer solchen Schaltung· der Kreis L₃, L₄, C, R abgiestjmmt wird, ändert sich der scheinbare Widerstand des Kreises L₁, L₂, C₁ in Anbetracht der Kopplung zwischen L₃ und den damit gekoppelten Spulen, so daß die dadurch erzeugte Frequenz plötzlich zu- oder abnehmen kann. Diese Schwierigkeit kann von beträchtlicher Bedeutung werden, da zur Erzielung hoher Ausgangsleistung feste Kupplung verlangt wird, so daß das Erzielen eines stabilen Schwingungszustandes erschwert wird.

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 ist V eine Röhre mit fünf Elektroden, F, 1,2, 3 und AN. Der die Frequenz bestimmende Kreis, bestehend aus der Induktanz 5 und der Kapazität 6, ist über die Kondensatoren 7 und 8 zwischen die Gitter 1 und 2 geschaltet. Der Ausgangskreis besteht aus den Elementen 9, Io, ir, 12, 13 und i? wie bei Fig. 1, jedoch erfolgt hier die Rückkopplung zum Kreise 5, 6 über die Kapazität 7, und daher wird der Kreis 5, 6 nicht durch Reaktanzänderungen im Ausgangskreis beeinflußt. Mit anderen Worten, da die Gitterkreise für alle praktischen Zwecke von dem mit der Ausgangselektrode gekoppelten Kreis entkoppelt sind, wird die Frequenz der erzeugten Schwingungen nicht den plötzlichen Änderungen ausgesetzt, die von den Zieherscheinungen durch die gekoppelten Kreise herrühren, während bei der Schaltung gemäß Fig. 1 die dem Gitter der Röhre zugeführte Spannung in hohem Maße von den gekoppelten Kreisen abhängt.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 wirkt So naturgemäß das Gitter 3 als elektrostatischer Schirm zwischen Anode und den Gittern 1 und 2. Wenngleich eine Abschirmung erwünscht ist, ist es nicht notwendig, daß das Gitter 3 ein vollkommener elektrostatischer Schirm ist; vielmehr besteht seine Hauptaufgabe darin, die Entwicklung einer negativen Widerstaadscharakteristik infolge Sekundäremission einer der beiden positiv vorgespannten Elektroden zu verhindern.

Aus der Anordnung des Kreises 5, 6 erkennt man, daß die Spannungen an den Gittern ι und 2 gegenphasig sind und infolgedessen die an der Anode infolge der Kapazität von 2 induzierte Spannung gegenüber der vom Gitter 1 induzierten Spannung gegenphasig ist. Die Größe dieser induzierten Spannungen ist eine umgekehrte Funktion des Abstandes zwischen der Anode und den Gittern, und wenn daher die induzierte Anodenspannung vom Gitter 1 hier viel größer ist als die vom Gitter 2 her, kann die Röhre durch eine kleine Kapazität zwischen Anode und Gitter 2 neutralisiert werden. Wenn andererseits die induzierte Spannung vom Gitter 2 her die größere ist, muß die Neutralisierungskapazität zwischen Anode und Gitter 1 geschaltet werden.

Eine Anordnung mit Neutralisierungskapazität ist in Fig. 3 dargestellt, wo N C den Neutrokondensator darstellt. Dieser kann an seiner Gitterseite entweder mit dem Gitter 1 oder dem Gitter 2 verbunden werden, wie durch die punktierten Linien angedeutet ist. Man kann auch Neutralisation ohne zusatzliehen Kondensator erhalten, indem man den Anzapfpunkt X so wählt, daß die an der Anode von den beiden Gittern induzierten Spannungen gleich und entgegengesetzt sind. Wird dieser Anzapfpunkt bei abgeschaltetem Anodenspeisekreis verändert, bis das Verhältnis der Spannung an Gitter 1 zu der Span-

nung an Gitter 2 so ist, daß keine Spannung an der Spule 9 erhalten wird, wenn diese auf den Kreis 5, 6 abgestimmt ist, so ist der Neutralisationszustand erreicht.
· Dieses geht klarer aus der Fig. 4 hervor, die den äquivalenten Kreis des Röhrengenerators zeigt. Hier stellen Cg₁, Cg₂ die Kapazitäten zwischen den Gittern 1 bzw. 2 und der Anode dar. Wenn V₁ und V₂ die hochf requenten Spannungen an den Gittern 1 und 2 sind, tritt an der Spule 9 keine Spannung auf, wenn das Verhältnis zwischen V₁ und F₂ gleich dem Verhältnis zwischen Cg₁ und Cg₂ ist; das heißt, der Kreis stellt eine ausgeglichene Brückenschaltung dar. Da der Durchgriff von Anode durch Gitter 1 das Produkt der Durchgriffe von Gitter 2 durch Gitter ι und von Anode durch Gitter 2 ist, wird die im Ausgang erzeugte Spannung immer durch die Spannung am Gitter 1 geregelt, selbst wenn am Gitter 2 eine annähernd gleich große Spannung liegt.

In Fig. 4 ist die Kapazität zwischen Gitter 3 und Anode nicht dargestellt, da sie eine Kapazität parallel zum Kondensator 10 ist.

Erforderlichenfalls kann eine Frequenzvervielfachung durch Einstellung der Schwingungen an Anoden und Gittern erreicht werden; insbesondere kann man durch die Spannung am Gitter 2 eine merkliche Wirkung auf die Wellenform des Anodenstromes herbeiführen.

Dies ist graphisch in Fig. 5 dargestellt, die kurvenmäßig die Anodenspannungen und Ströme darstellt. Die volle Kurve ep ist die Anodenspannung und die volle Kurve ip der Strom. Die Kurve eg₂ zeigt die Spannungen am Gitter 2 und die Kurve ig₂ den zu diesem Gitter fließenden Strom. In ähnlicher Weise sind Strom und Spannung von Gitter 1 durch die Kurven eg_x und Lg₁ dargestellt. Die Abszissen sind Grade und die Ordinaten Milliampere oder Volt. Aus diesen Kurven'erkennt man, daß Strom durch die Röhre fließt, wenn die Spannung an Anode und Gitter 2 gering ist. Bei 90 ° ist die Anodenspannung 50 und die Spannung vom Gitter 2 160. Es wird deshalb an diesem Punkte ein größerer Teil der Emission zu dem Gitter 2 als zur Anode angezogen und der Anodenstrom kleiner sein als der Strom von Gitter 2. Bei 50⁰ und 130⁰ hat der Anodenstrom sein Maximum, während vor 50 ° und hinter 130⁰ Gitter 1 negativ zu schwingen beginnt und der Anodenstrom bei ο und i8o° schnell auf ο abfällt. Durch weiteres Verringern der Anodenspannung_bei 90 kann man dem. Anodenstrom. 2 Maxima bei 45° und 135⁰ und Minima bei 0⁰,. 90⁰ und 18o° geben, wodurch, man in. dem. An-

fio odenkreis zweimal dieAiifangsfreguieibzethält, wobei die Anode des weiteren, auf ein .Viel· ] faches dieser doppelten Frequenz abgestimmt werden kann. Eine harmonische Analyse der Anodenstromkur've zeigt beträchtliche Anteile der zweiten, vierten und'fünften Harmonischen, bei kleinen Anteilen der dritten und sechsten Harmonischen. ' Durch geeignete Spannungsschwingungen können die ungeraden oder geraden Harmonischen nach Belieben schärfer betont werden.

Durch Vergrößern der Anodenspannung und Verkleinern der Spannung am Gitter 2, so daß diese Spannungen bei 90 ° mehr gleich sind, kann man die Einsenkung in der Anodenstromkurve beseitigen und dieser Kurve eine rechteckige Gestalt geben.

Ein wichtiger Punkt ist der, daß in allen Fällen das Gitter nicht negativ vorgespannt wird und der Ableitungswiderstand in dem dazu führenden Leiter und im Nebenschluß zum Kondensator 8 einen geringen Wert hat, so daß dieses Gitter für einen beträchtlichen Teil der Periode positiv ist.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 erhält man eine Modulation der Schwingungen durch Zuführen modulierter Spannungen zum Gitter 3. Dieses wird für hochfrequente Ströme durch den Kondensator K auf Erdspannunji gehalten, wobei die modulierenden Spannungen, die z. B. der Sprache entsprechen, bei den Klemmen A und B zugeführt werden.

Man kann auch die Modulation über da; Gitter 2 zuführen; wenn die Spannungen ai diesem Gitter so sind, daß der Kreis 5, 6 niclv zu stark schwingt, dann ist das Verhältni: zwischen dem Antennenstrom und der Span nung am Gitter 2 linear, bis die Gitterspan nung die Anodenspannung erreicht. Deshall kann man durch Verringern der Gleichstrom Spannung am Gitter 2 und Überlagern eine gewünschten Modulationsspannung eine ge nügende Modulation erhalten. Eine solch Schaltung zeigt Fig. 7, wo die Modulations Spannungen an den Punkten A und B der Pri märwicklung eines Transformators P züge führt werden, dessen Sekundärwicklung i: Reihe mit der Leitung liegt, die dem Gitter Gleichvorspannung zuführt. Da diese Span nung gering sein muß (etwa ein Fünftel vo der Anodenspannung), so ist eine klein Röhre T V zur Verstärkung der Modulations spannungen vorgesehen. Auf diese Weise ei hält man eine beträchtliche Modulation b< einem geringen· Aufwand an Modulation; energie.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 8 wird wi< der die Grundfrequenz durch den Kreis 5, bestimmt und der verstärkte Ausgang ii Kreise 9, 10 erhalten. Anode und Gitter werden wieder über die Drosseln 14 und 1 gespeist. Im Anodenkreis liegt zwischc Drosseln 14 und der Anodenlpannungsicl'emm

HT₁ ein Kreis 16, 17, der auf die gewünschte Modulationsfrequenz abgestimmt ist und durch Kopplung mit einer Spule 18 im Kreise des Gitters 3 in Schwingungen erhalten wird. Der Kondensator IC dient zur Erdung. Die Schwingungen im Kreise 16, 17 geben eine Veränderung der Gleichstromzuführung zur Anode, wodurch die Modulation erhalten wird. Im Kreise K und 18 liegt eine Taste. Bei der Schaltung gemäß Fig. 9 ist der Kreis 16, 17 mit einer kleinen Induktanz 18' gekoppelt, die in Reihe mit der Gleichstromzuführung zum Gitter 2 liegt.

Bei der Schaltung nach 'Fig. 10 ist der Kreis 16, 17 in die Gleichstromleitung zum Gitter 2 geschaltet und mit der Spule 18" gekoppelt.

Bei Gittermodulation ist -es erwünscht, daß die Anodenspannungsschwingungen kleiuer sind als die maximal erzielbare Schwingung, so daß bei der Modulation die Amplitude der Anodenspannung vergrößert werden kanu. Dieses erkennt man an folgendem Beispiel :

Wenn die Anodenspannung 400 Volt beträgt, dann ist die theoretischegrößte Amplitude der Hochfrequenzspannung an der Anode 400 Volt; praktisch 300 bis 350 Volt. Um ein lineares Verhältnis zwischen der Anodenspannung und der Modulationsspannung zu erzielen, muß die Anfangsamplitude der Anodenspannung so verringert werden, daß bei der Modulation die Amplitude nach der theoretischen Grenze zu, d. h. nach 400 Volt zu, zunimmt. Dieses kann man durch geeignete Einstellung des Anodenkreises erhalten, ohne daß dadurch eine Beeinflussung der Antennenkopplung stattfindet. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 11, bei der die Anodenverbindung 4.0 mit der Induktanz 9 an einem Punkte zwischen Erde und dem Hochspannungsende erfolgt.

Bei den Schaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung hat die dem dritten Gitter zugeführte Spannung einen beträchtlichen Einnuß auf die Kennlinien der Röhre und insbesondere auf ihre Tendenz Effekte negativen Widerstandes zu entwickeln.

Während desjenigen Teiles der Periode, wo die Anodenspannung kleiner ist als die Spannung am Gitter 2, wird, wenn zwischen diesen kein verzögerndes Feld ist, ein Anwachsen der Anodenspannung, ein Abnehmen des Anoden*· Stromes und ein Zunehmen des Stromes im Gitter 2 zur Folge haben. Hieraus folgt, daß mau eine Regelung der Wellenform der Anoden- und Gitter ströme durch dem Gitter 3 überlagerte Steuerspannungsänderungen erhalten kann; d. h. man kann die bisher beschriebenen Schaltungen dadurch verändern, daß man in die Leitung zum Gitter 3 Einriebtungen zum Überlagern von Steuerspannungen einfügt (Fig. 6).

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Röhrengeneratorschaltung unter Anwendung von Mehrgitterröhren, bei denen das frequenzbestimmende rückgekoppelte System an zwei Gitterelektroden und die Kathode angeschlossen und die Anode mit dem belasteten Ausgangskreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anode und den übrigen Elektroden ein Hilfsgitter angeordnet ist, welches hochfrequenzmäßig auf Kathodenpotential gehalten wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzbestimmende rückgekoppelte System nach Art einer Dreipunktschaltung aufgebaut ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Gleichspannung der zwischen Hilfsgitter und Steuergitter des frequenzbestimmenden Systems liegenden Hilfsanode (2)' wesentlich kleiner ist als die der Hauptanode (AN); insbesondere ein Fünftel davon beträgt.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Kapazitäten zwischen den Gitti-rn des frequenzbestimmenden Systems und der Anode neutralisiert sind, um die Kopplung zwischen diesen Gittern und der Anode zu beseitigen.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Anode verbundene Ausgangskreis auf eine Har-

■ monische der im Rückkopplungskreis erzeugten Schwingungen abgestimmt ist.

6. Schaltung.nach Anspruch i,.dadurch ■gekennzeichnet, daß dem zwischen der Anode und den übrigen Elektroden angeordneten Hilfsgitter Modulationsschwingungen zugeführt werden.

7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsschwingungen der Hilfsanode zugeführt werden.

8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch

. gekennzeichnet, daß in der Gleichstromzuleitung zur Hauptanode ein auf eine gewünschte Modulationsfrequenz abgestimmter Kreis eingeschaltet ist, welcher induktiv auf den Stromkreis des Hilfsgitters oder der Hilfsanode rückgekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen