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Anordnung zur Beschränkung und Unterdrückung der Rückkopplung Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung - zur Beschränkung und Unterdrückung
der Rückkopplung der Ausgangswechselströme in dem Eingangsstromkreis in Entladungsröhren
mit einer kalten Kathode, einer Kathanode, einem Gitter und einer Anode, wobei die
Signale zwischen Gitter und Kathanode eingeführt werden.
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Um die Eigenschaften der Gasentladungsröhren, die mit einer kalten
Kathode, einer Kathanode, einem Steuergitter und einer Anode versehen sind, voll
auszunutzen und gleichzeitig die Rückkopplung in gewünschter Weise zu steuern, werden
gemäß der Erfindung die Rückkopplungsströme zu einer Klemme der Spannungsquelle,
die zwischen Anode und Kathode. liegt, abgeleitet, so daß diese Ströme nicht durch
den Eingangskreis fließen können. Die Ableitung,der Rückkopplungsströme erfolgt
dabei . z. B: über einen zwischen dem Steuergitter und einem Pol der Spannungsquelle
liegenden Kondensator.
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Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Übertragungsanordnung . enthält
daher eine Gasentladungsröhre der obenerwähnten Art, an die ein Ableitungselement
für die Rückkopplungsströme angeschlossen ist. Zudiesem Zweck ist z. B. eine niedrige
Impedanz zwischen das Steuergitter und den einen Pol der Spannungsquelle geschaltet.
Zwischen der Kathanode und dem Steuergitter ist .im Eingangskreis eine Vorspannungsbatterie
vorgesehen. Zur ,Steuerung. der Rückkopp-Jung kann auch ein veränderlicher Widerstand
zwischen der Kathanode und der einen Seite des Eingangskreises vorgesehen sein oder
es ist eine veränderliche Verbindung zwischen dem Eingangskreis und einem Pol der
Spannungsquelle angeordnet. Diese veränderliche Verbindung enthält einen Kondensator
und einen Widerstand, der mit dem Kondensator in Reihe geschaltet ist.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es ist Fig. i die Darstellung eines Hochfrequenzempfängerstromkreises.
gemäß der Erfindung, Fig.2 und 3 je eine Abänderung dieses Stromkreises, Fig. q:
und 5 je eine weitere Abänderung des Stromkreises und Fig. 6 und 7 je eine graphische
Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Stromkreise der Fig. q. und 5.
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Die Fig. i bis 5 zeigen die Erfindung im Zusammenhang mit einer einzelnen
Übertragungsstufe; es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß, das Verfahren auf
eine beliebige Anzahl von Stufen anwendbar ist und daß es nicht nur in Rundfunkempfängerapparaten,
sondern auch in Verstärkern der Telephon- und Telegraphentechnik sowie für industrielle
Zwecke verwendet werden kann.
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Die in Fig. i dargestellte Antenne i ist über einen Transformator
3, der eine Primärwicklung q. und eine Sekundärwicklung 5 besitzt, mit einer Erde
2 verbunden. Die Enden der Sekundärwicklung 5 sind durch einen Abstimmkondensator
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-überbrückt und an das Gitter 7 und' die Kathanode 8 einer gasgefüllten Röhre 9_
ärrgeselylös@sen:-Die Röhre oder Zelle 9 enthält außer dem Gitter 7 und der Kathanode
8 eine Anode io und ein Kathodenelement i i. Die Pole einer Spannungsquelle sind
durch Plus- und Minuszeichen angedeutet. Die Verbindung mit Erde ist symbolisch
durch gestrichelte Linien angegeben. Ein Ballastwiderstand i2 dient dazu, den Höchstbetrag
des Gleichstroms, der durch die Röhre fließt, zu begrenzen.
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Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, kann die der nächsten
Stufe zugeführte Ausgangsenergie `aus dem- Stromkreis an beliebiger Stelle entnommen
werden. Es ist z. B. ohne weiteres möglich, die Entnahmewicklung i3 an den Enden
des Ballastwiderstandes 12 anzuschließen, in welchem Falle der eine Zweig, dieser
Anschlüsse einen Kondensator 14 enthalten würde: Eine b6-sondere Gleichstromquelle
i8 kann vorgesehen sein, um eine Vorspannung -für die Elektrode 7 zu liefern.
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Die Röhre 9 ist eine Gaszelle, bei der die Kathode innerhalb oder
außerhalb der übrigen Elektroden liegt, wie dies für derartige Gaszellen bekannt
ist. Die Konstruktion und Wirkungsweise ,der Gaszelle -sei jedoch. noch einmal kurz
beschrieben. Zwei Elektrodenelemente, z. B. die Elemente 8 und i i der Fig. i, bilden
die Arbeitskathode der .Zelle. Diese Elektroden können als Erreger einer Elektronenemission
betrachtet werden, Wobei das Gas in der Röhre die Ausgangszelle der Elektronen bildet.
Eine der Elektroden, z: B. die Elektrode 8 in Fig. i, ist positiv gegenüber dem
Kathodenelement i i, jedoch negativ gegenüber der Anode i o. Diese Elektrode 8 ist
infolge ihrer zwiespältigen Eigenschaft mit Kathanode bezeichnet. Die Anöde io hat
eine ähnliche Aufgabe wie die Anode in einer Glühkathodenröhre und dient dazu, die
Elektronen gegen sich selbst zu beschleunigen. Die Stellung und Anordnung des Gitters
7entspricht dem Gitter einer Glühkathodenröhre; dies Gitter 7 ist jedoch nicht notwendigerweise
die Steuerelektrode. Im vorliegenden Fall ist die Kathanode 8 die Steuerelektrode,
an welche die eintreffende Signalspannung gelegt wird.
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Eine Verbindung 16 von einem Punkt X der zum Gitter führenden
Leitung ist über einen Kondensator 17 zur Erde i8 geführt und dient dazu, die Wechselstromkomponente,
die von der Anode io über die leitende Gasstrecke die Elektrode 7 erreicht, abzuleiten,
um zu verhindern, daß sie in den. abgestimmten Eingangskreis zurückgelangt. Hierdurch
wird eine Rückkopplung oder eine Schwingerscheinung verhindert. Mit Hilfe dieser
Anordnung ist es unnötig, Dämpfungsanord nungen anzuwenden, um den unerwünschten
Strom im Eingangskreis, zu unterdrücken, da die Verbindung 16, die über den Kondensator
17 zur Erde führt,. die Rückkopplung von Energie in den abgestimmten Kreis 5, 6
verhindert.
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Die Anordnung der Fig.2 ist in vielen Punkten der Anordnung der Fig.
i ähnlich. Die Eingangswicklung 5 und der abgestimmte Kreis 5, 6 ist derselbe, obwohl
auch andere Schaltelemente verwendet werden können. Die Enden der Wicklung 5 sind
wie in Fig. z an die Kathanode 8 und das Gitter 7 angeschlossen. Die Ausgangswicklung
13 liegt hier in Reihe mit der Anode io und dem positiven Pol der Spannungsquelle,
obwohl sie infolge der ungewöhnlichen Charakteristik der hier benutzten Röhre auch
an anderen Punkten des Stromkreises angeordnet sein kann.
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Durch die hier benutzte Ableitung wird ein besonderer Leiter nach
Erde vermieden. Die unerwünschte Wechselstronikomponente wird von dem Punkt X durch
einen Leiter 16 und einen Kondensator 17 der Kathode zugeleitet und über einen Ballastwiderstand
12 nach Erde i8 geführt.
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Fig. 3 unterscheidet sich von den Fig. i und 2 dadurch, d'aß die Ableitung
16 nicht direkt nach. Erde geführt ist, sondern daß das zu dem Punkt X entgegengesetzt
liegende Ende dieser Leitung bei 2o an die Plusöder Anodenseite der Spannungsquelle
angeschlossen ist. Die Erdverbindung für die unerwünschte Wechsefstromkomponente
ist dann zu denn Minuspot der Spannungsquelle geführt, der wie üblich bei 22 mittels
Spannungsteiler und Kondensatoren geerdet ist.
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Der dem Kondensator 17 parallel geschaltete Widerstand 21 dient dazu,
eine Entladung des Kondensators durch die Röhre zu verhindern.
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Während die bisherigen Stromkreise dazu dienen, die Rückkopplung ganz
oder mög liehst weit zu beseitigen, sind in den Fig. ¢ und 5 Stromkreise dargestellt,
mit denen der Betrag der Rückkopplung geändert werden kann.
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Aus' Fig.4 gellt hervor, daß der Stromkreis im großen ganzen demjenigen
der Fig. i ähnlich ist und eine Antenne 31, einen Transformator-33 mit Ptimärwicklung
34 und Sekundä.rwicklung 35, einen Abstimmkondensator 36 und eine gasgefüllte Röhre
39 reit einer inneren Anöde 40, einer äußeren kalten Kathode 44 einer Kathanöde
38 und einem Gitter 37 enthält. Eirie Spannungsquelle ist durch Plus- und Minuszeichen
angedeutet. Die Verbindung. mit Erde ist symbolisch in gestrichelten Linien dargestellt.
Ein Ballastwiderstand
42 dient dazu, den Höchstbetrag des Gleichstromes,
der durch die Röhre fließen kann, zu begrenzen. In der hier dargestellten Röhre
können entweder die Kathode 41 oder die Anode 40 oder beide als Ausgangselektroden
dienen. In jedem Fall bildet das Gas oder der ionisierbäre Inhalt der Röhre 39 einen
leitenden Pfad zwischen sämtlichen Elektroden. Die Ausgangsenergie kann z. B. an
den Enden des Widerstandes 42 mit Hilfe einer Wicklung 43 und eines Kondensators
4.4 entnommen. werden. Ein veränderliches, nicht induktives Potentiometer 45 ist
im Eingangskreis an die Vorspannungsbatterie 46 angeschlossen. Die Batterie 46 hat
jedoch nicht die Aufgabe einer gewöhnlichen Vorspannungsbatterie für Glühkathodenvakuumröhren.
In Vakuumröhren sind die Vorspannungsbatterien gewöhnlich angeordnet, um das Fließen
eines Gitterstromes zwischen der Kathode und dem Gitter zu verhindern, während die
Batterie 46 der Fig.4 lediglich dazu benutzt wird, die Röhre in den richtigen Bereich
ihrer Arbeitscharakteristik zu bringen, wie dies in den Fig. 6 und 7 dargestellt
ist.
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Gemäß der Erfindung kann in der Tat ein Strom über das Gitter 37 fließen,
und wenn dieser Gitterstrom durch irgendeine Vorspannung o. dgl. aufgehoben würde,
so würde die Röhre nicht mehr arbeiten.
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Die Batterie 46 wird daher nicht benutzt, einen Gitterstrom zu verhindern
(in manchen Fällen wird die Batterie 46 den Gitterstrom sogar vergrößern), sondern
um den Betriebspunkt der Röhre auf den richtigen Abschnitt der Gitterspannungsanodenstromkurve
zu verlegen, wie dies aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht. Das nicht induktive Potentiometer
oder der veränderliche Widerstand 45 dient dazu, die Einwirkung der gekoppelten
Ausgangs- und Eingangskreise und dadurch den Grad der Rückkopplung zu steuern, indem
der Widerstand des Stromkreises zwischen dem Eingangs- und Ausgangskreis, der die
Gasstrecke der Röhre einschließt, verändert wird.
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Fig. 6 zeigt eine Gitterspannungsanodenstromcharakteristik einer Röhre
mit Innenkathode. Aus dieser Kurve geht hervor, daß die Vorrichtung an dem Punkt
C betrieben werden kann, wobei die Vörspannung Null ist, d. h. ohne eine Batterie
oder mit einer Vorspannung von 15 bis 2o Volt, in welchem Fall entweder eine
Batterie dieses Betrages oder ein entsprechender Widerstand im Anodenkreis notwendig
ist, um den Betriebspunkt festzulegen. Da die Verstärkung jedoch mehr von der Steilheit
als von der Höhe der Anodenstromgitterspannungskurve abhängt und da die Strecke
A der Strecke B in Steilheit nähekommt, ist es offenbar, daß die Rückkopplung unabhängig
davon ist, in welcher der beiden Strecken der,Betriebspunkt liegt.
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Fig. 7 ist eine graphische Darstellung von dem Verhalten einer gasgefüllten
Röhre mit Außenkathode, wie sie in Fig. 4 benutzt wird. In der graphischen Darstellung
ist der Anodenstrom in .der Ordinatenrichtung in Milliampere und die Gitterspannung
in der Abszissenrichtung in Volt aufgetragen. Der Betriebspunkt C der charakteristischen
Linie liegt bei etwa -j- o,2 Volt. Bei dieser besonderen Röhre kann in den Stromkreis
eine Gitterbatterie, wie die Gitterbatterie 46 der Fig. 4, eingeschaltet werden.
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In Fig. 5 ist eine andere Art der Steuerung der Rückkopplung in Verbindung
mit einer Innenkathodenröhredargestellt. DieserStromkreis enthält die Sekundärspule
5o eines Eingangstransformators; einen Abstimmkondensator 51 und die Anode
55: Der leitende Pfad von der Anode 55 zu dem abgestimmten Eingangskreis 50,
5, führt über die Gasstrecke der Röhre 54 nach dem Gitter 52 und durch
die Gitterleitung zu dem Eingangskreis. Die Innenkathodenröhre enthält eine kalte
Kathode 56 und eine Kathanode 53, die zusammen die ionisierenden Elektroden der
Vorrichtung bilden und daher den Elektroden 37 und 38 der Fig.4 entsprechen. DieAusgangswicklung
kann in dem Anodenkreis angebracht sein und ist schematisch durch die Spule 58 dargestellt.
Der Höchstbetrag des Gleichstromes, der durch die Röhre von der Spannungsquelle
aus fließen kann, ist durch den Ballastwiderstand 57 begrenzt. In der hier dargestellten
Schaltung ist eine Gittervorspannungsbatterie 59 angedeutet, die verwendet werden
kann, wenn es notwendig oder erwünscht ist, den Betriebspunkt der Gitterspannungsanodenstromkurve
festzulegen.
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Die Steuerung der Rückkopplung kann anstatt durch das Potentiometer
in dem Gitterkreis nach Fig. 4 durch einen veränderlichen Abgriff an der Spule des
abgestimmten Kreises 50, 51 direkt erfolgen. Eine veränderliche Verbindung 6o ist
an die Sekundärspule 6o angeschlossen und führt über einen Kondensator 62 und einen
veränderlichen Widerstand 63 zur Erde 6=. Durch richtige Einstellung der veränderlichen
Punkte 6o und 63 läßt sich ein beliebiger Wert oder Betrag des dem Eingangskreis
50, 51 zugeführten Rückkopplungsstromes einstellen.
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Einer der Hauptvorteile der hier erwähnten Schaltungen ist, daß die
Steuerung der Rückkopplung unabhängig von der Frequenz erfolgt. In gewöhnlichen
Glühkathodenrückkopplungssystemen, die induktive oder
kapazitive-I2ückkopglung
verwenden, muß- die Rückkopplungssteuerung für - verschiedene Frequenzen verändert
werden. In den Schaltungen der Erfindung läßt sich die Steuerung auf einen bestimmten
Wert einstellen und braucht nicht in Rücksicht auf die Frequenz der einlangenden
Signale geändert zu werden.