DE625242C

DE625242C - Discharge tubes for generating electrical vibrations

Info

Publication number: DE625242C
Application number: DER82005D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1930-06-27
Filing date: 1931-06-25
Publication date: 1936-02-06
Also published as: GB379395A; NL33991C; US2009368A; NL57423B

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungsröhre zur Erzeugung elektrischer Schwingungen· The invention relates to a discharge tube for generating electrical vibrations

Eine Bedingung für die Erzeugung von Schwingungen hoher Frequenz mittels einer Elektronenröhre, welche eine Kathode, ein Steuergitter und eine Anode enthält, besteht bekanntlich darin, daß die Spannungen von Gitter und Anode in jedem Augenblick gegenphasig sind. Bei Schwingungen, deren Periodendauer vergleichbar ist mit der von den Elektronen zur Zurücklegung des Weges von der Kathode zur Anode benötigten Zeit, spielt die Fluggeschwindigkeit eine Rolle. Es istA condition for the generation of high frequency vibrations by means of a Electron tube which contains a cathode, a control grid and an anode as is well known in the fact that the voltages of grid and anode are always out of phase are. In the case of oscillations whose period is comparable to that of the electrons to cover the path of The time taken from the cathode to the anode, the airspeed plays a role. It is

nicht möglich, die Elektronen über eine bestimmte Geschwindigkeit hinaus durch Vergrößerung der Anodenspannung zu beschleunigen, da eine Vergrößerung dieser Spannung über ein bestimmtes Maß eine Zerstörung der Röhre durch Überlastung zur Folge haben würde. Infolgedessen begründet die Zeitverzögerung, welche die Elektronen für ihren Weg von der Kathode zur Anode brauchen, eine obere Grenze für die zur erzeugenden Frequenzen.not possible to enlarge the electrons beyond a certain speed to accelerate the anode voltage, since an increase of this voltage over a certain amount will destroy it the tube due to overload. As a result, the time delay the electrons take for need their way from the cathode to the anode, an upper limit for the amount to be generated Frequencies.

Dieser Nachteil soll durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden. Die Aufgabe wird gelöst durch Nutzbarmachung der Zeitverzögerung der Elektronen bei ihrem Wege von der Kathode zur Anode zur Erzeugung hochfrequenter Schwingungen.This disadvantage is intended to be eliminated by the present invention. The task is solved by harnessing the time delay the electrons on their way from the cathode to the anode to generate high-frequency oscillations.

Erfindungsgemäß wird eine Anode geschaffen, auf deren nebeneinanderiiegenden Abschnitten Spannungen kontinuierlich derart fluktuieren, daß, wenn die Spannung eines Teiles der Anode Elektronen anzieht, zu der Zeit, wo die Elektronen diesen Teil der Anode erreichen, die Spannung sich geändert hat, so daß die Elektronen auf die Anode zu einer Zeit auftreffen, wo der getroffene Teil eine geringere Spannung hat.According to the invention, an anode is created on the adjacent sections Stresses fluctuate continuously such that when the stress of a part the anode attracts electrons, by the time the electrons reach that part of the anode, the voltage changes so that the electrons hit the anode at a time where the hit Part has a lower voltage.

Diese Zeitverzögerung der Elektronen wird durch Verlängerung des Elektronenweges von Kathode zu Anode in bekannter Weise durch elektrostatische bzw. elektromagnetischje Ablenkung oder Spiralführung auf ihrem Wege vergrößertThis time delay of the electrons is caused by the lengthening of the electron path of Cathode to anode in a known way by electrostatic or electromagnetic deflection or spiral guide enlarged on their way

Zur Durchführung des Erfindungsgedankens wird eine Anode verwendet, die in bekannter Weise in Form eines linearen, annähernd λ/2 langen Strahlers, ausgebildet ist. Die Anodenstromzuführung erfolgt in der Mitte, d. h. im Schwingungsknotenpunkt der Antenne, so daß die symmetrisch zu beiden Seiten der Zuführung liegenden Teile des linearen Strahlers, infolge der wechselweisen Beaufschlagung durch die Elektronen gegenphasig schwingen. Der mittlere Teil der Antenne und die Anodenstromzufüiirung ist elektrostatisch abgeschirmt. Auf diese Weise können die Elektronen nicht auf dem kürzesten Wege vom Heizfaden zur Anode über-To implement the concept of the invention, an anode is used, which is known in Way in the form of a linear, approximately λ / 2 long radiator is formed. the Anode power supply is in the middle, i.e. H. in the vibration node of the antenna, so that the symmetrically lying on both sides of the feeder parts of the linear emitter, out of phase due to the alternating action of the electrons swing. The middle part of the antenna and the anode power supply is electrostatically shielded. In this way, the electrons cannot be on the shortest path Paths from the filament to the anode

gehen, sonBerri,JiMissen sie in einigem Abstand von der Mitte treffen. Durch geeignete Bemessung¹ des Schirmes kann man es erreichen, daß die Elektronen auf der Anode in Punkten auftreffen, die den besten Wirkungsgrad für die Schwingungen ergeben.go, sonBerri, JiMissen meet them at some distance from the center. By suitable dimensioning ^{1 of} the screen, it can be achieved that the electrons hit the anode at points which give the best efficiency for the oscillations.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in fünf Abbildungen.dargestellt.The invention is shown in five figures on the drawing.

Abb. ι und 2 zeigen in zwei Projektionen ίο !einen Oszillator gemäß der Erfindung, wobei zur Vereinfachung die magnetische Einrichtung zur spiraligen Führung der Elektronen von der Kathode zur Anode weggeJasisen ist. Abb. 3 ist eine Darstellung ,ähnlich der Abb. i, die noch die Eiirriehtumg¹ zum Modulieren und Richtsenden der Sdhiwingungen zeigt.Fig. 1 and 2 show in two projections ίο! An oscillator according to the invention, the magnetic device for spiral guidance of the electrons from the cathode to the anode is weggeJasisen. Fig. 3 is a representation, similar to Fig. I, which still shows the device ¹ for modulating and directing the vibrations.

Abb. 4 zeigt schematisich einen anderen Weg zur Modulierung.Fig. 4 schematically shows another way of modulation.

Abb. 5 zeigt eine abgeänderte Ausfübrungsform des Oszillators.Fig. 5 shows a modified embodiment of the oscillator.

Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 1 und 2 ist A die Anode in· Form eines: Strahlers, der eine halbe Wellenlänge lang ist, wobei als Wellenlänge die von einer gewünschten Frequenz genommen ist. Die Anodenspannung' wird durch die Leitung Z> der Mitte von A zugeführt, die wähnend der Schwingung der Spannungsknotenpunkt der Anode ist. Um die Anodenzuführung D liegt ein zylindrischer Schirm S, der baulich und elektrisch mit einem Metallschirm B verbunden ist, der den Mittelteil der Anode A gegen Elektronen von der KathodeC abschirmt. Die Vorspannung für die ,Schirme 5 und B wird durch eine Leitung F zugeführt.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, A is the anode in the form of a: radiator which is half a wavelength long, the wavelength being taken from a desired frequency. The anode voltage is fed through the line Z> to the center of A , which is the voltage node of the anode during the oscillation. Around the anode lead D is a cylindrical screen S which is structurally and electrically connected to a metal screen B which shields the central part of the anode A against electrons from the cathode C. The bias voltage for the screens 5 and B is fed through a line F.

Die Kathode liegt in einer Ebene senkrecht zur Achse der Teile-A und B und trägt Zuleitungen Z.The cathode lies in a plane perpendicular to the axis of parts-A and B and carries leads Z.

Angenommen, daß der Oszillator Schwingungen erzeugen möge, und angenommen ein Zeitpunkt, wo die rechte Seite der Anode auf maximaler positiver und die linke Seite auf maximaler negativer Spannung sei, so werden die Elektronen die Wegef von der Kathode zur Anode einschlagen. Durch geeignete negative Vorspannung des, Schirmes B werden die Elektronen elektrostatisch abgelenkt und eine längere Zeit brauchen, um auf die Anode auf zutreffen, als wenn die Hülse B nicht vorhanden wäre. Durch geeignete Wahl der Abmessungen für die Röhre und die Elektroden und durch, richtige Wahl der Spannungen und wegen der kinetischen Energie der Elektronen kann man es erreichen, daß die Elektronen auf den rechten Teil der Anode auftreffien, nachdem dort die Spannung negativ geworden ist. Die auf die Anode treffenden Elektronen geben wegen ihrer kinetischen Energie ihre negative Ladung an die Anode ab mit der Tendenz, die Anodenspan-I nung auf meinen noch mehr negativen Wert zu treiben. Dieses geht so weiter, bis die Anode ihre Polarität umkehrt, worauf sich das Verfahren am anderen Ende der Anode wiederholt und -womit die richtige Bedingung zur Schwingungserzeugung gegeben ist.Assuming that the oscillator generates oscillations, and assuming a point in time when the right side of the anode is at maximum positive and the left side at maximum negative voltage, the electrons will make their way from the cathode to the anode. By suitable negative biasing of the screen B , the electrons are electrostatically deflected and need a longer time to strike the anode than if the sleeve B were not present. By a suitable choice of the dimensions for the tube and the electrodes and by the correct choice of the voltages and because of the kinetic energy of the electrons, it can be achieved that the electrons strike the right part of the anode after the voltage has become negative there. The electrons hitting the anode give off their negative charge to the anode because of their kinetic energy, with the tendency to drive the anode voltage to my even more negative value. This continues until the anode reverses its polarity, whereupon the process is repeated at the other end of the anode and - with this, the correct conditions for the generation of vibrations are given.

Zu, bemerken ist, daß die Spannungslwelle auf der Anode viel schneller fortschreitet als die Elektronen durch den Anode-Kathode-Raium, da die FortsCbreitung der Welle längs der Anode nahezu Lichtgeschwindigkeit erreicht, während die Elektronengesichiwindigkeit in der Röhre viel langsamer ist.It should be noted that the voltage wave propagates much faster on the anode than the electrons through the anode-cathode space, since the propagation of the wave is longitudinal the anode almost reaches the speed of light, while the electron speed is much slower in the tube.

Zur Stabilisierung des Oszillators wird gemaß Abb. 5 die Anode in ihrer Mitte zu einer Schleifet' gewickelt Hierduirch fließt ein höherer zirkulierender Strom in dem Schwingungskreis, und es wird wegen der Schlingenführung ein geringerer Prozentsatz von Energie ausgestrahlt. Infolgedessen erhält man mit zunehmendem. Stromfluß in dem Kreise eine zunehmende Stabilität.To stabilize the oscillator, as shown in Fig. 5, the anode becomes one in its center Looped in. Hierduirch flows in higher circulating current in the oscillation circuit, and it is because of the looping a lower percentage of energy emitted. As a result, as the. Current flow in that Circle an increasing stability.

Zur Vergrößerung der Zeit des Weges der Elektronen von Kathode zu Anode kann ein . magnetisches Feld in einer Richtung, die die Kathodenebene durchquert, angelegt werden, und zwar in der Richtung der Linien M, welche das magnetische Feld andeuten. Infolgedessen wird der Elektronenweg nicht allein durch das elektrostatisohe Feld abgelenkt, das durch die Linien L angedeutet ist, sondern wird auch' spiralig um die Anode geführt, bevor er auf die Anode auftrifrt, wodurCh die Übergangszeit noch mehr verlängert wird.To increase the time the electrons travel from cathode to anode, a. magnetic field can be applied in a direction traversing the cathode plane, namely in the direction of the lines M which indicate the magnetic field. As a result, the electron path is not only deflected by the electrostatic field, which is indicated by the lines L , but is also guided in a spiral around the anode before it strikes the anode, thereby lengthening the transition time even more.

Um ein magnetisches Feld in einer Richtung koaxial zum Strahler A anzulegen, ist bei der Austfübrungsform nach Abb. 3 eine zylindrische Spule G vorgesehen, die von der Energiequelle H gespeist wird. Die Kathode wird durch die Wedhselspannungsquelle / und die Hülse B durch eine Spannungsquelle / gespeist. In order to apply a magnetic field in a direction coaxial to the radiator A , a cylindrical coil G is provided in the embodiment according to FIG. 3, which is fed by the energy source H. The cathode is fed by the Wedhsel voltage source / and the sleeve B by a voltage source /.

Die Modulationsenergie kann in bekannter Weise in Form veränderlicher Anodenspannungen durch einen Verstärker K. und einen Transformator P eingeführt werden. Erforderlichenfalls kann das Modulationsgerät' in eine der Leitungen von der Spannungsquelle H zur Spule G gelegt werden, oder es kann die Modulationsenergie, z. B. in der Form getasteter Wechselenergie gemäß Abb. 4 zugeführt werden, um die Vorspannung der Büchse B zu variieren, und zwar über einen Transformator P in der Vorspannungsleitung. Die erzeugten Schwingungen können in bekannter Weise durch 'einen parabolisiChen Reflektor /? gebündelt werden, der eine ungerade Anzahl von viertel Wellenlängen lang ist und zweckmäßig eine viertel Wellenlänge hinter der Anode .4 liegt.The modulation energy can be introduced in a known manner in the form of variable anode voltages by an amplifier K. and a transformer P. If necessary, the modulation device 'can be placed in one of the lines from the voltage source H to the coil G , or the modulation energy, e.g. B. be supplied in the form of gated alternating energy according to Fig. 4 to vary the bias of the sleeve B , via a transformer P in the bias line. The vibrations generated can be controlled in a known manner by 'a parabolic reflector /? are bundled, which is an odd number of quarter wavelengths long and is expediently a quarter wavelength behind the anode .4.

Erforderlichenfalls können symmetrisch umIf necessary, can be symmetrical around

die Mitte von A Anzapfungen angeordnet werden zur Speisung· einer Übertragungslei-the center of A taps are arranged to feed a transmission line

. tung, die ihrerseits die modulierten erzeugten. processing, which in turn generated the modulated

5^r Wellen in jedem gewünschten entfernten Punkt führen können.5 ^r can cause waves at any desired distant point.

Claims

Patent claims:

ίο i. Discharge tubes for generating electrical Oscillations in which the electron path is caused by static and resp. or magnetic fields is artificially increased, characterized in that the electrical ig tuned to λ / 2 Radiator trained anode. at the point of the anode nitrone feed, a metallic, negatively biased shielding sleeve is shielded.

2. Discharge tubes according to claim 1, characterized in that the anode designed as a loop in the middle for greater stabilization of the oscillator is.

For this purpose ι sheet of drawings