DE639357C

DE639357C - Roehrengenerator

Info

Publication number: DE639357C
Application number: DEW87784D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1931-07-03
Filing date: 1931-12-17
Publication date: 1936-12-03
Also published as: GB377067A; US2168924A; FR728642A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
3. DEZEMBER 1936

' REICHSPÄTENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE 8 oi

Röhrengenerator

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Dezember 1931 ab

ist in Anspruch genommen.

Diese Erfindung betrifft einen Schwingungsgenerator, bei dem eine Vierelektronenröhre mit 2 Anoden verwendet wird. Bei diesem wird eine der beiden Anoden mit der Kathode und mit dem Steuergitter durch einen Stromkreis verbunden, welcher ein die Frequenz bestimmendes Mittel, wie einen Resonanzstromkreis oder ein Piezokristall, besitzt, während die andere der beiden Anöden mit der Kathode durch einen getrennten Stromkreis verbunden ist, welcher Mittel zur Übertragung der in den Stromkreis tretenden Energie aufweist.

Eine solche Anordnung bewirkt eine Trennung des die Schwingungen erzeugenden Teiles des Generators von dem Nutzteil desselben wobei die einzige Kopplung zwischen den beiden Teilen aus dem gemeinsamen Elektronenfluß in der Röhre besteht. Das Ergebnis besteht darin, daß der die Schwingungen erzeugende T.eil von den Rückwirkungen der Änderungen in der Charakteristik des Nutzteiles isoliert ist (diese Änderungen können beispielsweise durch Änderungen der Nutzbelastung bewirkt werden), so daß der Generator Schwingungen mit sehr kleinen Frequenzänderungen trotz solcher Änderungen im Nutzkreis erzeugt. Generatorschaltungen solcher Art sind an sich bekannt.

.Der Zweck der vorliegenden Erfindung, besteht in einer Verbesserung der Wirkungsweise eines solchen Generators. Erfindüngsgemäß wird bei einem Generator mit einer Vierelektrodenröhre der oben beschriebenen Art die gitterförmige Anode derart schirmartig gestaltet und auf solchem Hochfrequenzpotential gehalten, daß sie die Kathode und das Steuergitter elektrostatisch von der Anode im Nutzstromkreis abschirmt.

Auf den beiliegenden Zeichnungen sind vier Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.

Bei Schwingungserzeugern mit Vakuumröhre mit zwei Anoden, bei denen die eine Anode der Röhre mit gewissen anderen Röhrenteilen in den Stromkreis geschaltet ist, um Schwingungen zu erzeugen, und eine zweite Anode der Röhre im Stromkreis liegt, um aus dem System Energie zu entnehmen, wurde gefunden, daß es wesentlich ist, diese mit dem Produktionsstromkreis verbundene Anode von denjenigen Teilen der Röhre abzuschirmen, welche in den die Schwingungen erzeugenden Teil des Systems eingeschlossen sind. Ein Verfahren zur Durchführung dieser Abschirmung besteht in der Einführung eines besonderen elektrostatischen ■Schirmteiles in die Röhre, was bereits vorgeschlagen ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die eine Anode gleichzeitig alsridiß Anode für den die Schwingungen erzeugenden Teil und als elektrostatischer' Schirm'¹ benutzt, um die.-zweite, nur mit dem Nutzstromkreis verbui}»^ dene Anode von den übrigen Teilen c^efa ■ Röhre zu isolieren, welche mit dem dife; Schwingungen erzeugenden Teil des Stromkreises verbunden sind.

ίο Bei Röhrengeneratoren ist es im allgemeinen üblich, den Schwingungskreis so anzuordnen, daß die Kathode hochfrequenzmäßig sich auf einen niedrigen Potential mit Bezug auf die Erde befindet. Diese Praxis ergab sich aus der Tatsache, daß jede andere Anordnung des Stromkreises, welche erfordert, daß die Kathode hohe Wechselstrompotentiale mit Bezug auf die Erde annimmt, es nötig macht, daß die zur Beheizung der Kathode erforderliche Stromquelle durch geeignete Drosselspulen oder andere geeignete Mittel isoliert wird. Es ist indessen bekannt, daß an sich jeder der drei Elektroden der Generatorröhre hochfrequenzmäßig auf Erdpotential gehalten werden kann, vorausgesetzt, daß die anderen beiden Teile mit Bezug auf die Erde beliebige Potentiale annehmen können.

In dem Generator gemäß Vorliegender Erfindung wird die Anode des Schwingungserzeugers, mit der Erde «oder, was in der Wirkung das gleiche ist_; mit dem Metallgehäuse verbunden, welches den Stromkreis umgibt. Gleichzeitig wird die Schaltung so getroffen, daß die Kathode und das Steuergitter irgendwelche gewünschten Wechselstrompotentiale mit Bezug auf die Erde annehmen können. Die gitterförmige Anode besitzt eine schirmartige Gestalt und besitzt eine Verbindung niedriger Impedanz mit dem Metallgehäuse oder mit dem Erdboden, um die zweite Anode elektrostatisch von dem Gitter und den Kathodenteilen, die in dem Schwingungserzeugerteil des Stromkreises eingeschlossen sind, abzuschirmen. .Infolge dieser Abschirmung haben Änderungen in den elektrischen Konstanten des Nutzstromkreises nur eine vernachlässigbare Wirkung auf die Frequenz der erzeugten Schwingungen.

Fig. ι zeigt eine Ausführungsform eines Schwingungskreises, der·das Wesen der Erfindung aufweist. Es bezeichnet 1 die Vakuumröhre, welche das Gitter 2, die Kathode 3, eine siebartige Anode 4 und eine zweite Anode 5 enthält. Zwischen dem Gitter 2 und der Induktanzspule 8 sind ein Kondensator 6 und ein Widerstand 7 eingeschaltet. Die Induktanzspule 8 in Verbindung mit dem Kondensator 9 bilden einen Resonanzstromkreis 10, welcher zusammen mit den Gittern 2, der Kathode 3 und der

siebförmigen Anode 4 zur Erzeugung elektrischer Schwingungen dient, deren Frequenz im wesentlichen durch den Resonanzstrom-

10 bestimmt wird. Sowohl die Induk- ß 8 als auch der Kondensator 9 oder beide \|f|«lnen veränderlich gemacht werden, um die ^iequenz der Schwingungen einzustellen. Ein Ende der Induktanzspule 8 ist mit der Erde 11 verbunden. Infolge des Sperrkondensators 12, dessen Impedanz bei der Schwingungsfrequenz so klein, wie gewünscht gehalten werden kann, wird die siebartige Anode hochfrequenzmäßig mit der Erde verbunden. Die Kathode 3 wird durch eine Batterie 13 beheizt. Die Induktanz 8 besteht bei dem Beispiel nach Fig. χ aus einem hohlen Leiter, welcher einen Leiter 14 umschließt, der einen Pol der Kathode 3 mit der Batterie 13 durch den hohlen Leiter 8 selbst verbindet, der gemeinsam als Induktanz 8 dient. Ein Kontakt 15 der Batterie 13" speist die siebartige Anode 4 mit dem erforderlichen Potential. Bei 16 und 17 sind Kondensatoren eingeschaltet. Die zweite Arfode 5 ist über die Induktanz 18 mit der Batterie 13" verbunden, um der Anode 5 das erforderliche Potential zu geben. Die Induktanz 18 bildet in Verbindung mit dem Kondensator 19 einen zweiten Resonanzstromkreis, welcher auf die Frequenz: abgestimmt werden kann, bei welcher der erzeugende Teil des Stromkreises schwingt oder auf eine harmonische Frequenz. Dieser zweite Resonanzstromkreis dient als Nutzstromkreis für das System. Wenn der Stromkreis nach Fig. 1 als Hauptschwingungserzeuger für einen Radiosender benutzt wird, so hat sich als zweckmäßig herausgestellt, darauffolgende Stufen des Senders bei 21 und 22 anzuschließen.

Da die zweite Anode 5 elektrostatisch vom Gitter 2 und der Kathode 3 durch die siebartige Anode 4 abgeschirmt ist, so hat jegliche Rückwirkung über die Leitungen 21 und 22 oder eine Rückwirkung infolge der Änderung der Elektrizitätkonstanten des Resonanzstromkreises 20 eine vernachlässigbare Wirkung auf die Schwingungsfrequenz, welche durch den Resonanzstromkreis 10 in dem Schwingungen erzeugenden Teil des Stromkreises bestimmt wird.

Der die Schwingungen erzeugende Teil des Stromkreises nach Fig. 1 dient zur Erzeugung von Schwingungen bei einer vorherbestimmten Frequenz und regelt den Elektronennuß von der Kathode 3 durch die siebartige Anode 4 zur zweiten Anode 5. Die Erfahrung mit dem System lehrt, daß die mit hoher Geschwindigkeit von der Kathode 3 kommenden Elektronen beim Auftreften auf die siebartige Anode 4 auch eine sekundäre Aussendung von der Anode 4 bewirken und

daß ein großer Teil des Raumstromes zur zweiten Anode 5 eine Folge der Aussendung von Elektronen der siebartigen Anode 4 ist. Tn Bestätigung des Vorstehenden wurde beobachtet, daß unter gewissen Umständen der durch den Kontakt 1S zur siebartigen Anode 4 gehende Strom sich vollständig selbst umkehrt. Da ein großer Teil des Raumstromes zur Anode 5 augenscheinlich eine Folge der Elektronenaussendung von der siebartigen Anode 4 ist, so wirkt diese Anode wie eine Kathode mit Bezug auf die zweite Anode 5· Die Induktanz 8₅ nach Fig. 1, welche sowohl als Teil des Resonanzstromkreises 1.0

*5 als auch als Mittel zur Zuführung von Heizenergie von der Batterie 13 zur Kathode dient, kann verschiedene Ausführungsformen annehmen. Sie kann die Form eines Metallrohres erhalten, wie dargestellt, oder sie kann auch als U-förmiger Leiter ausgebildet werden, der den Rückleiter 14· zwecks Lieferung von Heizenergie zur Kathode umschließt.

Eine Ausführungsform des Schwingungskreises gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, bei welcher die Bezugszeichen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 13«, 15, 16, 17, 18, 21 und 22 den entsprechenden Teilen in Fig. 1 entsprechen. Die Induktanz im Resonanzstromkreis 10 der Fig. 2 besitzt zwei parallele Leiter zur Zuführung der nötigen Heizenergie für die Kathode von der Batterie 13. Diese beiden Leiter sind mit 24 und 25 bezeichnet. Blockkondensatoren 26 und 27 dienen ebenfalls zum Schließen des Resonanzstromkreises 10 und bilden somit einen Teil dieses Stromkreises. In dem Nutzstromkreis wird eine Induktanz 18 an Stelle eines Resonanzstromkreises verwendet, wie dies in Fig. 1 bei 20 dargestellt ist.

Bei den Schwingungskreisen nach den Fig. ι und 2 sind das Gitter und die Anode des Erzeugerstromkreises durch die beiden Teile der Induktanz des durch die Anode geteilten Resonanzstromkreises gekoppelt, um den für die Schwingungserzeugung erforderlichen Eigenschaften zu genügen. Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Resonanzstromkreis 28, welcher aus der Induktanz 29 und dem Kondensator 30 besteht, die Schwingungsfrequenz festlegt. In diesem Falle wird den für die Schwingungserzeugung erforderlichen Bedingungen durch induktives Koppeln des Gitterstromkreises durch die Hilfsinduktanz 31 mit der Induktanz 29 des Resonanzstromkreises 28 genügt. Die schirmartige Anode 4 nach Fig. 3 ist mit der Erde 11 durch den Blockkondensator 12 für niedrige Impedanz verbunden. Ein Überbrückungskondensator 32 ist, wie dargestellt, angeordnet. Bei dem, Kreise nach Fig. 3 wird die Kathode 3 durch die Batterie 13. über die Induktanz 29 und den darin enthaltenen Leiter 14 beheizt. Die Anode 5 nach Fig. 3 ist mittels eines Widerstandes 33 mit der Batteriei3^a verbunden, um der Anode 5 die erforderliche Spannung zuzuführen.

Obwohl ein Resonanzstromkreis 20 in dem Anodenstromkreis der Fig. 1, eine Induktanz 18 in dem Anodenstromkreis der Fig. 3 und ein Widerstand 33 in dem Anodenstromkreis der Fig. 3 dargestellt sind, so kann jede dieser Impedanzen in allen drei dargestellten Stromkreisen verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kreises nach der Erfindung, bei welcher die Kathode durch die Batterie 13 unter Zwischenschaltung der Spulen 34 und 35 beheizt wird. Es ist erkennbar, daß der Gitterkondensator 6 und der Umgehungswiderstand 7 sich in anderer Anordnung befinden als bei den vorhergehenden Figuren. Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist es zweckmäßig, den Kondensator 6 genügend groß zu machen, um bei der Schwingungsfrequenz eine sehr niedrige Impedanz zu haben. Der Abzweigkondensator 36 und die Induktanz 37 bilden einen Kreis 38, der der gewünschten Schwingungsfrequenz angepaßt ist.

Die folgenden Beobachtungsergebnisse, welche durch Benutzung des Stromkreises nach Fig. 4 erzielt wurden, dürften von Interesse sein* Diese Ergebnisse wurden beobachtet, als der Schwingungen erzeugende Teil des Kreises auf eine Frequenz von etwa 20Ö0 kHz abgestimmt war. Eine übliche Vierelektrodenröhre für 75 Watt Leistung wurde verwendet. Die Resonanzstromkreise 38 und 20 wurden gegeneinander abgeschirmt, um unerwünschte Kopplungen zu vermeiden. Unter Benutzung von Frequenzanzeigern mit einer Meßgenauigkeit von ■einer Periode bei einer Million wurde folgendes beobachtet:

a) Abstimmkreis 20 bewirkt bei Resonanz mit der Grundfrequenz, daß sich die Schwingungsfrequenz um 0,005 °/o ändert.

b) Abstimmkreis 20 bewirkt bei Resonanz mit der zweiten harmonischen Frequenz der Grundfrequenz, daß sich die Frequenz um 0,0015 °/o ändert.

c) Wird die zweite Anode 5 mit 1200 Volt und die siebartige Anode 4 mit 500 Volt gespeist, so ist der Ertrag an Hochfrequenzenergie sowohl bei der Grundfrequenz als auch bei der zweiten Harmonischen mehr als genügend, um eine zweite, als Hochfrequenzverstärker dienende Vakuumröhre zu erregen.

d) Bei Änderung der Spannungszufuhr zur zweiten Anode 5 und der siebartigen Anode 4 um 20 °/o erfolgt eine Frequenzänderung von 0,0013 °/o-

Die vorstehenden Angaben sollen die Wirksamkeit der Einrichtung gemäß der Erfindung aufzeigen, um der Forderung nach einem Schwingungskreis zu genügen, der sowohl hohen Ertrag als auch Genauigkeit der Frequenzstabilität aufweist.

Die Erfindung ist" an Hand einiger zweckmäßiger Beispiele erläutert worden,' indessen lassen, sich die Beispiele beliebig vermehren, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu treten.

Claims

Patentansprüche:

i. Röhrengenerator mit einer Röhre mit zwei Anoden, von denen die eine gitterartige Form hat, einem Schwingungskreis, welcher an die genannte gitterförmige Anode, die Kathode und das Steuergitter in Schwingungserzeugerschaltung angeschlossen ist, und einem ^o besonderen Belastungsstromkreis, welcher an die andere Anode und die Kathode angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartige Anode derart schirmartig gestaltet und auf solchem Hochfrequenzpotential gehalten ist, daß sie die Kathode und das Steuergitter elektrostatisch von der Anode im Nutzstromkreis abschirmt.
2. Röhrengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartig gestaltete Anode im wesentlichen auf Erdpotential gehalten wird und die Kathode und das Steuergitter bei der Erzeugung von Schwingungen Hochfrequenz-Potentiale annehmen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen