DE644342C - Roehre zur Erzeugung ultrakurzer Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeugung ultrakurzer Wellen.

Nach einer bekannten, wesensähnlichen Schaltung· werden Schwingungen sehr hoher Frequenz dadurch erzeugt, daß man den von der Kathode ausgehenden Elektronenstrom zwingt, eine gekrümmte Bahn zu durchlaufen und sich auf dieser zu kreuzen, so daß man ein periodisches Unterbrechen des Elektronenstromes erhält. Mit dieser Arbeitsweise, die einige Analogie mit dem Arbeiten eines Luftstromes in einer Luftpfeife hat, hat man Frequenzen von der Größenordnung von 3000 kHz 'und mehr erzielt. Der bekannte Oszillator enthält eine Kathode und eine Anode an gegenüberliegenden Enden eines rohrartigen Gehäuses, das in der Nähe der Anode seitlich in ein gekrümmtes, trommelartiges Gefäß ausläuft. Eine zwischen Anode und

ao Kathode angelegte Spannung läßt die von der Kathode emittierten Elektronen mit einer sich beschleunigenden Geschwindigkeit nach der Anode hin fliegen, derart, daß, wenn sie in das trommelartige Gefäß eintreten, sie eine solche Geschwindigkeit haben, daß sie durch ihre Trägheit über die Anode hinaus fliegen. Wenn die Geschwindigkeit genügend groß gemacht wird und das trommelartige Gefäß dasselbe Potential hat wie die Kathode oder

ein mehr negatives Potential, so bewirkt die Abstoßung zwischen dem Gefäß und den Elektronen, daß der Elektronenstrom sich zu einer Schleife abbiegt, bevor er zur Anode gelangt. Dabei muß er seinen Weg in der Nähe der Anode, also am Ende des rohrartigen Gehäuses, kreuzen, wodurch der in das Gehäuse eintretende Strom wegen der gegenseitigen Abstoßung zwischen den Elektronen unterbrochen wird. Diese Unterbrechung dauert so lange an, bis sämtliche in dem trommelartigen Gehäuse befindlichen, schnell bewegten Elektronen vorbeipassiert sind, worauf der Elektronenstrom aus dem rohrartigen Gehäuse wieder in das trommelartige Gehäuse gelangen kann und der Vorgang sich peri- +5 odisch wiederholt.

Die vorliegende Erfindung beruht auf demselben Prinzip, indem nämlich hochfrequente Schwingungen durch die Bewegungen und die gegenseitigen zwischen den Elektronen innerhalb der Röhre wirkenden Kräfte erzeugt werden; mit anderen Worten: der Oszillator benötigt keine Spannungsänderungen an den Elektroden, um die für die Schwingung erforderliche Steuerwirkung auszuüben, sondern er hängt nur von der Wirkung und Führung des Elektronenstromes selbst ab. Von der bekannten Anordnung unterscheidet sich die vor-

liegende Erfindung in zwei beachtlichen Punkten, erstens in dem mechanischen Aufbau des Entladungssystems und zweitens in der Weise,, in der die Schwingungen erhalten werdgh,*¹,' Was den ersten Punkt betrifft, so läßt ««».«■.■ die Elektronen Bahnen in Form einer -t^-jn« beschreiben, derart, daß die Schwingungen züS? erst nach der einen und dann nach der anderen Seite einer gedachten Mittellinie abgelenkt werden, so daß das durch die Elektronen beim Erzeugen der Schwingungen eingenommene Gesamtvolumen symmetrisch zu der Ebene der Nullablenkung liegt, so daß eine Art von Gegentaktschwingungen entsteht. In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Erfindungsgedankens geeignete Entladungsröhre im Zusammenhang mit einer vollständigen Schwing- und Modulationsschaltung dargestellt. 1 ist ein evakuiertes Glasgefäß mit einer an dem Fuß 3 sitzenden Kathode 2, die von der Batterie 11 geheizt wird, einer gittertörmigen Anode 4, die von einem Stützen 5 getragen wird, und einem Ablenkgehäuse 6, das symmetrisch zur Anode 4 angeordnet und an einem Metallzylinder 8 befestigt ist, der auch durch den Fuß 3 getragen wird. Die Gitteranode 4 wird durch die Batterie 7 positiv vorgespannt und dient dazu, die aus der Kathode austretenden Elektronen zu beschleunigen und schließlich zu sammeln, nachdem sie einmal odsr mehrmals durch die Gittermaschen hindurchgegangen und abgelenkt worden sind. Das ablenkende Gehäuse 6 besteht zweckmäßig aus Metall und wird durch eine Leitung 9 und einen Widerstand 10 auf negativem Potential gegenüber der Kathode gehalten. Zwischen dem Stützen 5 und der Anode 4 liegt ein Schirm 23, der die Gefäßwand gegen den Elektronenanprall schützt.

Die Antenne 12 ist über einen Transformator 17 angekoppelt. Bei der vorliegenden Schaltung ist die Ausgangsfrequenz doppelt so groß wie die Grundschwingungsfrequenz und entspricht der zweiten Harmonischen derselben. Naturgemäß kann die Antenne auch anders angekoppelt und ausgebildet werden. Zur Abstimmung des Ausgangskreises dient der Kondensator 13, dessen eine Platte mit so Erde und dessen andere Platte mit einem Schieber 14 der Anodenleitung 15 verbunden ist. Des weiteren können noch Posaunenschieber 16 und 16' vorgesehen werden· Erforderlichenfalls kann man auch den Antennenkreis fortlassen xind die Röhre direkt in den Brennpunkt eines Reflektors setzen. Die Strahlung kann dadurch vergrößert werden, daß man die Anode 4 so bemißt, daß ihre Eigenfrequenz der Schwingungsfrequenz nahekommt oder daß man das Ablenkgehäuse 6 auf die Schwingungen abstimmt. Erforderlichenfalls kann ein äußerer Strahler oder eine Übertragerleitung mit Strahler mit der Anode oder dem Ablenkgehäuse 6 gekoppelt ij$jnd auf die Schwingungsfrequenz oder eine ^iiarmonische davon abgestimmt werden. ^i&'Die Arbeitsweise ist folgende: C*' Wenn die Kathode von der Quelle 11 gespeist wird, werden negativ geladene Elektronen emittiert, die nach der positiv geladenen 7" Gitteranode 4 hin angezogen werden. Diese Elektronen fliegen in einer geraden Linie. Wenn jedoch der Elektronenstrahl aus irgendeinem Grunde etwas aus der Mitte der Anode abgelenkt wird — ein Zustand, der automatisch in der Praxis eintritt —, wird ein bestimmter Elektronenstrom von der einen Seite der Anode fließen und eine gekrümmte Bahn innerhalb der Ablenkelektrode derart beschreiben, daß er zu dem ursprünglichen Weg des die Kathode verlassenden Elektronenstromes zurückkehrt. Das Ablenkgehäuse 6 ist zur Erzielung dieses Resultats, wie oben erwähnt, negativ geladen. Erforderlichenfalls kann jedoch an Stelle der Metallelektrode eine ⁸S andere Konstruktion treten, beispielsweise hat sich gezeigt, daß ein isolierendes Glasgehäuse ebenso gut wirkt und sogar insofern Vorteile hat, als gewisse Teile eines solchen Gehäuses durch die Elektronen mehr negativ geladen werden, so daß die Verteilung der negativen Ladung mehr mit der Forderung übereinstimmt, daß das Auftreffen von großen Teilen von Elektronen in verschiedenen Punkten verhindert werden soll. In solchem Falle werden verschiedene Teile der Innenseite des Ablenkisolationsgehäuses automatisch die richtigen Potentiale für ein geeignetes Arbeiten : der Vorrichtung annehmen. Bei Verwendung von Glas wird es jedoch gewöhnlich nötig sein, die Oberfläche mit einer Schicht von Kohle oder einem anderen geeigneten Stoff zu bekleiden, um die Sekundäremission zu verringern.

Um nun mit der Beschreibung der Arbeitsweise fortzufahren, so werden die rückkehrenden Elektronen den Elektronenstrom ablenken, der die Kathode nach der anderen Seite der Ablenkelektrode verläßt,. und es wird der Strom auf dieser Seite bleiben, bis die zuerst nc emittierten die gekrümmte Bahn der Ablenkelektrode durchquert haben und wieder in die Nähe der Kathode zurückgekehrt sind. Der zurückkehrende Strom wird dann auf den Elektronenstrom treffen, der neuerdings von der Kathode nach der anderen Seite der Röhre aus geht, und es wird sich dieses Spiel mit einer Frequenz wiederholen, die der Wegzeit der Elektronen um die Ablenkelektrode herum entspricht. So bewegt sich der Elektronen- iac strom erst in dem einen und dann in dem anderen Ende der Achterfigur und ergibt eine

Schwingung, die direkt oder über einen Nutzkreis ausgestrahlt werden kann.

Zum Zwecke der Modulierung können die zu übersendenden Signale derart zugeführt werden, daß die Spannungen an der Anode 4 oder an der Ablenkelektrode oder an beiden so verändert werden, daß ein Tasten oder eine Modulation bewirkt wird, d. h. eine Änderung der Amplitude oder der Frequenz oder beider auftritt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Sprechwellen einem Mikrophon 18 zugeführt, in dem Verstärker 19 verstärkt und sodann einem Modulator 20 zugeführt, mittels dessen die von dem Oszillator erhaltenen Schwingungen in einer Heising-Schaltung moduliert werden. Auf diese Weise wird die der Anode zugeführte Spannung entsprechend den Änderungen der Sprechwellen verändert. Die Modulationen können auch durch Spannungsänderungen der Ablenkelektrode 6 entsprechend den Signalwellen vorgenommen werden. Dieses ist durch ein Tastrelais 21 angedeutet, das den Kreis zwischen der Ablenkelektrode und der Kathode unterbricht, indem es auf die einer Taste 22 zugeführten Telegraphiesignale anspricht.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Röhre zur Erzeugung ultrakurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Entladungsgefäß angeordnet sind:

eine Emissionsquelle (Kathode),
eine platte, durchbrochene, insbesondere gitterförmige Beschleunigungselektrode (Anode) und

eine die Anode symmetrisch umgebende Ablenkelektrode, die einen annähernd geschlossenen, durch Rotation eines Kreisbogens um die kürzeste Verbindungslinie zwischen Kathode und Anode entstandenen Körper darstellt.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode von einem Richtzylinder (8, Wehnelt-Zylinder) eingefaßt ist, an welchen gegebenenfalls die Ablenkelektrode direkt angesetzt ist.

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelektrode auf der der Kathode abgewandten Seite eine Öffnung besitzt, durch welche die Anodenstromzufuhrung geleitet ist, und daß außerhalb der Ablenkelektrode gegenüber der Öffnung ein Schirm angebracht ist, der die Gefäß wandung gegen den Elektronenaufprall schützt.

4. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelektrode aus einem Isolationsmaterial, insbesondere aus Glas, besteht, welches innen mit einem die Sekundäremession verringernden Stoff,

z. B. Kohle, bekleidet ist.

5. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode oder die Ablenkelektrode eine solche Abmessung besitzt, daß sie mit der zu erzeugenden Schwingung in Resonanz kommt.

6. Schaltung unter Verwendung einer Röhre nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode, in deren Stromkreis gegebenenfalls ein Nutzwiderstand liegt, auf positivem Potential und die Ablenkelektrode samt Richtzylinder auf negativem Potential gegenüber der Kathode gehalten werden, so daß der von der Kathode ausgehende und die Anode durchsetzende Elektronenstrom längs der Ablenkelektrode geführt wird und bei seiner Rückkehr den von der Kathode nachfolgenden Elektronenstrom kreuzt und kurzzeitig unterbricht.

7. Abänderung einer Schaltung nach Anspruch 6 unter Verwendung einer Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anode eine positive Spannung erteilt wird, während das negative Potential der Ablenkelektrode und des Richtzylinders durch Selbstaufladung sich einstellt. -

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen