DE668201C

DE668201C - Bremsfeldgegentaktgenerator

Info

Publication number: DE668201C
Application number: DER95544D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1935-02-19
Filing date: 1936-02-19
Publication date: 1938-11-28
Also published as: US2156456A

Description

Die Erfindung betrifft eine Röhre zur Anfachung ultrakurzer Wellen, die sich zusammen mit der erforderlichen Schaltung durch besondere Einfachheit der Betriebsbedingun-S gen und durch ein geringes Gewicht auszeichnet.

Es ist bekannt, in einer Bremsfeldröhre zu beiden Seiten einer Beschleunigungselektrode Kathoden anzuordnen, die gleichzeitig zur Elektronenemission und als Bremselektroden dienen. Mit derartigen Röhren lassen sich außerordentlich kurze Wellen bei verhältnismäßig großen Leistungen erzielen. Die Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß die Kathoden auf Hochfrequenzpotential liegen oder zumindest mit hochfrequenzführenden Schwingungskreisen verbunden sind, so daß ein Abfließen der Hochfrequenzenergie in die Heizstromquellen zu befürchten ist. Außerdem ist es bei den bekannten Anordnungen ohne weiteres nicht möglich, Wechselstromquellen zur Erzeugung der Betriebsspannungen zu verwenden, was für kleine Geräte besonders erwünscht ist. Durch die Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß bei einer Röhre, bei der symmetrisch zu einer durchbrochenen Beschleunigungselektrode zwei emissionsfähige Elektroden liegen, auf der der Beschleunigungselektrode abgewandten Seite jeder dieser emissionsfähigen Elektroden in einem relativ großen Abstand je eine Glühkathode vorgesehen ist, die zur Emissionsanregung der emissionsfähigen Elektroden dienen. Der äußere Schwingungskreis, von dem die Nutzenergie abgenommen wird, liegt zwischen den emissionsfähigen Elektroden, so daß die Beschleunigungselektrode hochfrequenzmäßig neutral ist.

Der Erfindungsgedanke hat nichts mit der indirekten Heizung von Kathoden, die auch im Zusammenhang mit Gegentaktbremsfeldröhren der oben beschriebenen Art bekanntgeworden sind, zu tun, da bei diesen durch den kleinen Abstand zwischen emittierender Schicht und Glühkathode eine enge Kapazitätskopplung zwischen diesen beiden Teilen hervorgerufen wird, so daß die Teile hochfrequenzmäßig nicht getrennt sind. Demgegenüber besteht zwischen den emittierenden Elektroden und den Glühkathoden bei der Erfindung ein relativ großer Abstand, der eine genügend kleine kapazitive Kopplung zur Folge hat.

Wie schon oben erwähnt, ist ein besonderer Vorteil der Anordnung, daß sowohl zur Heizung der Glühkathoden als auch für die übrigen Elektrodenspannungen Wechselstrom

verwendet werden kann. Gleichzeitig bleibt der Vorteil der indirekten Heizung bestehen, daß nämlich kein Spannungsabfall längs der Emissionsfläche auftritt.

Die Zeichnung zeigt schaltbildmäßig φίίίι Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ife;,

Innerhalb des Kolbens E befinden sich zwM Anoden P₁ und P₂ zu beiden Seiten eines zentralen gemeinsamen Gitters G und zwei ίο Heizfäden P₁ und P₂, die den Zweck haben, die Anoden P₁ und P₂ durch Elektronenaufprall zu erhitzen. Zur Vermeidung einer schädlichen kapazitiven Kopplung zwischen den Heizfäden P₁, P₂ und den Anoden P₁, P₂ werden die Heizfäden nicht in zu großer Nähe der Anoden angeordnet.

Die Anoden P₁ und P₂ sind durch einen Posaunenschieber S miteinander verbunden, dessen Mittelpunkt mit Erde und mit einer Platte eines Kondensators C verbunden ist, dessen andere Platte mit dem Mittelpunkt 3 der Sekundärwicklung eines Transformators T₃ und mit dem Gitter G verbunden ist. Zweckmäßig werden die inneren Flächen der Anoden P₁, P₂ mit elektronenemittierendem Stoff bekleidet, andernfalls die Anoden auf hohe Temperaturen erhitzt werden müssen, um Elektronen zu emittieren.

Die Heizfäden werden durch Wechselstrom über Transformatoren T₁, T₂ erhitzt, und es sind die Mittelpunkte der Sekundärwicklungen dieser Transformatoren mit den Klemmen i, 2 der Sekundärwicklung des Transformators T₃ verbunden. Die Primärwick-3ä lung dieses Transformators erhält auch Wechselstrom, nötigenfalls aus derselben Quelle, die den Heizstrom liefert.

Mit dem Posaunenschieber S ist über Drähte TL die Antenne A gekoppelt. Zu be- a'o achten ist, daß an den Anoden P₁, P₂ die Gleichstromspannung Null besteht.

Im Betriebe wird das Gitter immer auf einer positiven Spannung im Verhältnis zu den Heizfäden und den Anoden gehalten. Dieses ergibt sich aus der Tatsache, daß, wenn die Klemme 1 oder 2 der Sekundärwicklung des Transformators T₃ infolge des der Primärwicklung zugeführten Wechselstromes negativ ist, Elektronen von den Heizfäden nach der Anode übergehen. Da sich : die Spannungen der Klemmen 1 und 2 dauernd ändern, ist der Mittelpunkts, der direkt mit dem Gitter G verbunden ist, immer positiv gegenüber dem Heizfäden, der in demselben Augenblick Elektronen zu seiner Anode übergehen läßt. Man kann sagen, daß der Heizkreis der beiden Heizfäden so als Vollweggleichrichter benutzt wird, der das Potential für das Gitter ergibt. Man kann so feststellen, daß die Heizfäden P₁ bzw. P₂, die ein schwankendes Gleichstrompotential haben, jeweils negativ gegenüber den Elektroden P₁ bzw. P₂ sind, wenn sie Elektronen zu diesen übergehen lassen. Wenn die Elektronen, die _r;v-on den Heizfäden übergehen, auf den Anoden 6g »|j|i}j'den, wird durch den Aufprall Wärme erzeugt. Da diese Anoden auf den dem Gitter '"gegenüberliegenden Seiten mit einem Stoff bekleidet sind, der Elektronen bei mäßigen Temperaturen emittiert, werden Elektronen nach dem Gitter' fließen, das durch seme Verbindung mit dem Heizfadensystem auf positivem Potential gehalten wird. Wenn die Elektronen nach dem Gitter hin fließen, werden sie beschleunigt, und es wird eine Anzahl von Elektronen mit dem Gitter zusammenprallen. Solche Elektronen sind von geringem Nutzen, da sie mit dem Gitter bei einer maximalen Geschwindigkeit zusammenprallen und ihre kinetische Energie bei diesem Zusammenprallen in Form von Wärme, Licht und Röntgenstrahlen verlorengeht, wenngleich letztere nur bei sehr hohen Aufprallgeschwindigkeiten beobachtet werden. Die Elektronen, die nicht auf dem Gitter landen, sondern durch die Maschen hindurchüiegen, werden sofort einer verzögernden Kraft ausgesetzt und verlieren in den meisten Fällen ihre ganze Geschwindigkeit, bevor sie die andere Anode erreichen. Sie werden also vor den Anoden 9« zum Stillstand kommen und versuchen, ihren Weg wieder zurückzulaufen. Eine solche Verzögerung der Geschwindigkeit entspricht einem Zustand ähnlich einer Verkehrsverstopfung auf einer Landstraße in Punkten von geringer Verkehrsgeschwindigkeit. Die aufgesammelten Elektronen werden, da sie elektrische Ladungen sind, das elektrische Feld in dem Raum zwischen den Elektroden derart ändern, daß später ankommende Elektronen ihre Rückbewegung früher ausführen müssen. Die Ankunft dieser späteren Elektronen sucht auch diejenigen hinzuhalten, die früher angekommen sind. Auf diese Weise werden die wahllos angeordneten Elektronen in einer Gruppe zusammengefaßt, die eine Gruppenbewegung besitzt, und es ist wahrscheinlich, daß eine solche geordnete hin und her schwingende Gruppe an dem äußeren Kreis .5" Arbeit leistet. Die Periode solcher Schwingungen hängt natürlich von den angewandten Gleichstromspannungen ab. Die Abstimmung des äußeren Kreises 5 wird deshalb so gewählt, daß sie den Spannungsbedingungen in dem Raum zwischen den Elektroden und den Dimensionen dieses Raumes entspricht. Diese Hochfrequenzschwingungen werden auf der Antenne A nutzbar gemacht, die durch die Leitungen TL mit dem Posaunenschieber gekoppelt ist.

Die allgemein anerkannte Theorie zeigt, daß ein Elektron die Nutzleistung vollführt,

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bevor es landet. Da ein Elektron eine negative Ladung ist und ein geladener Körper in Gegenwart eines metallischen Leiters (in diesem Fall des ganzen Elektrodenkreissystems S) durch elektrostatische Induktion Nachbildungen entgegengesetzter Polarität (Gegenladungen) erzeugt, wird das Auftreten von sogenannten gebundenen Ladungen in dem Leiter S veranlaßt. Wenn die Ladungen

ίο (Elektronen) sich im Räume in der Nähe der Elektroden P₁ bzw. P₂ bewegen, bewegen sich die gebundenen Ladungen in dem Leiter 6¹ in derselben Weise, wie ein Abbild sich bewegt, wenn der Gegenstand sich bewegt. Diese Bewegungen der Abbilder, wenn die Elektronen sich bewegen, stellen elektrische Ströme dar. Auf diese Weise werden bei irgendeinem sich auf Vakuumröhren beziehenden Phänomen die Elektronen wahrscheinlich ihre Nutzbarkeit tun, während sie durch den Raum zwischen den Elektroden hindurchgehen. Wenn diese Elektronen auf eine Elektrode auftreffen, neutralisieren sie das Abbild, das sie zu treffen kommt, und induzieren so keinen Strom mehr in dem äußeren System. Die Energie, die die Elektronen beim Landen besitzen, geht auf die obenerwähnte Art verloren. Es wird deshalb für wichtig erachtet, daß die Elektronenbewegung soviel wie mög-Hch abgebremst wird, so daß die kinetische Energie, die den Elektronen durch die Gleichstrompotentiale an den Röhrenelementen erteilt wird, soviel als möglich in induzierte Ströme im äußeren Kreis umgeformt wird, bevor sie landen. Die verbleibende Energie, die durch Elektronen beim Landen dargestellt wird, soll ein Minimum sein.

Wenngleich anzunehmen ist, daß die obige theoretische Erklärung richtig ist, und wenngleich sie das Wesen der Erfindung gut erklärt, ist sie weder als vollständig zu betrachten, noch hängt von ihrer mehr oder weniger großen Richtigkeit das Arbeiten der Erfindung ab.

Die so erzeugten Schwingungen können erforderlichenfalls entsprechend den zu übertragenden Signalen moduliert werden, etwa nach dem Heising-Verfahren, indem in die Gitterleitung eine Drossel 4 eingeschaltet wird und die Signale dem Eingang einer Modulatorröhre M zugeführt werden, deren Anode mit dem Gitter G verbunden ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Röhre zur Anfachung von elektromagnetischen Schwingungen, bei der nach Art einer Gegentaktbremsfeldanordnung symmetrisch zu einer durchbrochenen Beschleunigungselektrode zwei emissionsfähige Elektroden liegen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Beschleunigungselektrode (G) abgewandten Seite jeder dieser emissionsfähigen Elektroden (P) in einem relativ großen Abstand je eine Glühkathode (F) vorgesehen ist, die zur Emissionsanregung der emissionsfähigen Elektroden dienen.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die emissionsfähigen Elektroden (P) lediglich auf den der Beschleunigungselektrode (G) zugekehrten Seiten mit emissionsfähigen Stoffen behaftet sind.
3. Schaltung einer Röhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden indirekt geheizten Elektroden (P) ein Schwingkreis (S) eingeschaltet ist. '
4. Betriebsverfahren einer Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden emissionsfähigen Elektroden (P) durch Elektronenbombardement beheizt werden.
5. Schaltung zum Betrieb einer Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsspannungen Wechselspannungen verwendet werden und daß die durchbrochene Beschleunigungselektrode (G) mit dem Mittelpunkt und die beiden Glühkathoden (F) mit den Endklemmen der Hochspannungswicklung eines Gegentakttransformators (T₃) verbunden sind.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathoden ebenfalls mit Wechselstrom, insbesondere relativ niedriger Frequenz, gespeist werden.
7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mittelpunkt des Hochspannungstransformators (T₃) und dem elektrischen Mittelpunkt des Schwingkreises (S) ein Kondensator (C) liegt, an dessen Klemmen die zur Schwingungsanfachung verwendete Gleichspannung auftritt.
8. Schaltung zur Modulation einer Röhre nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Beschleunigungselektrode (G) und zum Mittelpunkt des Schwingkreises (S) eine Modulationsröhre (M) geschaltet ist und daß in der gemeinsamen Leitung der Beschleunigungselektrode (G) und der Anode der Modulationsröhre (M), die zum Mittelpunkt des Hochspannungstransformators führt, eine Modulationsdrossel liegt.

Hierzu r Blatt Zeichnungen