DE675311C

DE675311C - Schaltung zur Frequenzvervielfachung oder -teilung von Ultrahochfrequenzschwingungen

Info

Publication number: DE675311C
Application number: DEN40779D
Authority: DE
Inventors: Carl Georg August Von Lindern; Gerrit De Vries
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1936-06-05
Filing date: 1937-06-03
Publication date: 1939-05-06
Also published as: GB478413A; FR822638A; US2168296A; NL46806C

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Frequenzvervielfachung oder -teilung von Ultrahochfrequenzschwingungen und besteht darin, daß die Anoden eines Magnetrons, die gemeinsam einen Zylindermantel bilden, durch eine zur Achse des Zylindermantels senkrechte Ebene in zwei Anodensysteme aufgeteilt sind, wobei das eine System aijs 2 ti und das andere System aus 2 pn gleich großen Anoden besteht und die Anoden jedes Teiles in zwei gegenphasig schwingende Gruppen unterteilt sind, und zwar derart, daß jede Anode jeweils einer anderen Gruppe zugehört als die benachbarten Anoden desselben Systems. Alle Anoden einer Gruppe sind leitend untereinander verbunden, während 'die Anoden der einen Gruppe mit den Anoden der anderen Gruppe /über einen Schwingkreis verbunden sind, der bei dem

20. aus 2 pn Anoden bestehenden Teil auf die p-te Harmonische oder auf eine Harmonische der p-t-en Harmonischen der Wechselspannung abgestimmt ist, die 'dem anderen Schwingkreis zugeführt wird, der zwischen die Anoden des aus 2 ti Anoden bestehenden Systems eingeschaltet ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einer Ausführungsform beispielsweise näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Schaltung enthält ein Magnetron mit einer Anzahl von Anoden, die gemeinsam einen Zylindermantel bilden und die durch eine zur Achse des Zylindermantels senkrechte Ebene in zwei Anodensysteme aufgeteilt sind. Das Röhrengefäß selbst ist in der Zeichnung nicht dargestellt, sondern nur die Elektroden. Das eine System besteht aus den Anoden 2 und 4, das andere System aus den Anoden 6, 8, 10 und 12. Die beiden Systemen gemeinsame

Kathode des Magnetrons ist mit 3 bezeichnet. Dias Magnetsystem ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Anoden 2 und 4 sind über einen Schwingungskreis 5 verbunden, demdjazu vervielfältigenden Schwingungen zugef!Ühr«t''.*. werden. Die Anoden 6, 8, 10 und 12 sind an", zwei Gruppen unterteilt, und zwar derart, daß jede Anode 'einer anderen Gruppe zugehört als· die benachbarten Anoden. Die Anoden 6 und 10 gehören somit der einen Gruppe, die Anoden 8 und 12 der anderen Gruppe an. Die Anoden 6 und ι ο bzw. 8 und 12 jeder Gruppe sind über eine Leitung 7 bzw. 9 leitend miteinander verbunden. Die Mitten der Leitungen/ und 9 sind über einen Kreis 11 (Ausgangskreis) verbunden, der auf die doppelte Frequenz der im Kreis 5 (Steuerkreis-) auftretenden Schwingungen abgestimmt ist. Die Mitten der Kreise 5 und 11 sind mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden, welche die erforderliche Anodenspannung liefert und deren Minuspol an der Kathode 3 liegt. Die Spannungsquelle, welche die Heizspannung liefert, ist mit 14 bezeichnet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist folgende:

Werden dem Kreis S Schwingungen zugeführt, so entsteht ein elektrisches Wechselfeld, dessen Frequenz dieselbe ist wie die Frequenz dieser Schwingungen, zwischen dien Anoden 2 und 4. Außerdem ist ein konstantes magnetisches Feld vorgesehen. Unter dem Einfluß dieser beiden Felder beschreiben diejenigen Elektronen eine spiralförmige Bahn um die Kathode, die von dem im Innern dieses Systems der Röhre befindlichen Teil der Kathode 3. ausgesandt werden. Die Geschwindigkeit, mit der von den Elektronen die erwähnte Bahn durchlaufen wird, ist derart, daß während der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen die Elektronen einen Weg über den Umfang des von den Anoden gebildeten Zy-⁴^ lindermantels durchlaufen haben, der einen Winkel von i8o° beansprucht. Beim Durchlaufen dieser Strecke werden in dem anderen System der Röhre hintereinander die Anoden 6 und 8 bzw. ι ο und 12 von einem Teil der Elektronen passiert, so daß der zwischen den Anoden 6 und 8 einerseits und den Anoden 10 und 12 anderseits eingeschaltete Kreis während der halben Schwingungszeit der dem Kreis 5 zugeführten Schwingungen einmal an der Stelle der Anoden 6 bzw. 10 und einmal an der Stelle der Anoden 8 bzw. 12 angestoßen wird, wobei die Zeit zwischen dem Anstoßen an der Stelle der Anode 6 bzw. 10 und an der Stelle der Anode 8 bzw. 12 die Hälfte der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen beträgt. Dem Kreis 11 können somit Schwingungen entnommen werden, deren Frequenz die dop-, ■'.•gelte Frequenz der im Kreis 5 auftretenden ^.Schwingungen ist.

«■^:.:ipie beschriebene Schaltung eignet sich sowohl zur Vervielfachung als auch zur Teilung von Ultrahochfrequenzschwingungen. Im zuletzt erwähnten Fall werden die zu teilenden Schwingungen dem Kreis 11 zugeführt, worauf Schwingungen mit einer Frequenz, welche die Hälfte der Frequenz der dem Kreis 11 züge- , führten Schwingungen ist, dem Kreis 5 entnommen werden können. Die in der Frequenz zu vervielfachenden oder zu teilenden Schwingungen können auch von einem der beiden Magnetronsysteme selbst erzeugt werden.

Außerdem eignet sich die Schaltung, gut -zum Erzeugen einer Frequenz, die eine Harmonische der /?-ten Harmonischen der dem Kreis 5 zugeführten Schwingungen oder der im Kreis 5 erzeugten Schwingungen ist.

Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Anoden des einen Systems und der Anzahl der .Anoden des anderen Systems bestimmt die mit der Schaltung nach der Erfindung erzielbare Harmonische oder Subharmonische. Wenn das in der Abbildung dargestellte vierfach unterteilte System der Röhre sechs Anoden enthielte, könnte die Schaltung nach der Erfindung zur Verdreifachung der dem Kreis 5 zugeführten Schwingungen oder in. diesem Kreis erzeugten Schwingungen verwendet werden, da in diesem Fall während der halben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen drei Anoden passiert werden, so daß die Zeit, die zwischen dem in der Gegenphase Anstoßen des zwischen den Anodengruppen eingeschalteten Kreises verstreicht, ein Drittel der haiben Schwingungszeit der im Kreis 5 auftretenden Schwingungen ist.

Wenn bei der Schaltung nach der Erfindung ein Magnetron verwendet wird, bei dem das links in der Zeichnung dargestellte Sy- *°5 stem der Röhre aus vier Anoden, das rechts in der Zeichnung veranschaulichte System aus acht bzw. zwölf Anoden besteht, eignet sich die Schaltung gleichfalls dazu, die im Kreis 5 auftretenden Schwingungen in der no Frequenz zu verdoppeln bzw. zu verdreifachen. In diesem Fall werden die_ vier Anoden des linken Systems in zwei Gruppen zerlegt und die zu einer der Gruppen gehörigen Anoden über einen Schwingungskreis mit den Anoden der anderen Gruppen verbunden, wie dies in der Abbildung für die Anoden 6, S, 10 und 12 des rechten Systems angegeben ist.

Anwendung kann die Schaltung nach der Erfindung besonders dort finden, wo Bedarf an Ultrahochfrequenzschwingungen mit gleichbleibender Frequenz besteht. Ultrahochfre-

quenzschwingungen mit einer Frequenz von der Größenordnung von 4,1ο⁸ per Per ./Sek. und höiher können mit einem rückgekoppelten Generator nicht mehr erzeugt werden, während ein Magnetrongenerator sich hingegen zum Erzeugen von Schwingungen mit einer solchen hohen Frequenz eignet, aber die Frequenz der mit einem Magnetrongenerator erzeugten Schwingungen in hohem Maße

ίο von den den Elektroden des Magnetrons zugefiührten Spannungen abhängig ist und somit die Frequenz der erzeugten Schwingungen nicht konstant ist.

Um Schwingungen mit einer gleichbleibenden Frequenz von der vorher erwähnten Größenordnung erzielen zu können, kann ein rückgekoppelter Generator benutzt werden, der zum Erzeugen einer Subharmonischen der gewünschten Frequenz eingerichtet ist und deren erzeugte Schwingungen einem Frequenzvervielfacher nach der Erfindung zugeführt werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Schaltung zur Frequenzvervielfachung oder -teilung von Ultrahochfrequenzschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Anoden eines Magtietrons, die gemeinsam einen Zylindermantel bilden, durch eine zur Achse des Zylindermantels senkrechte Ebene in zwei nebeneinanderliegende koaxiale Anodensy sterne aufgeteilt sind, daß das eine System aus 2 n und das andere System aus 2 ptl jeweils gleich großen Anoden besteht, und die Anoden jedes Systems in zwei gegenphasig schwingende Gruppen unterteilt sind, derart, daß jede Anode von zwei Anoden der anderen Gruppe eingesäumt wird und daß alle Anoden einer Gruppe leitend untereinander verbunden sind, während die Anoden der einen Gruppe mit den Anoden der anderen Gruppe über einen Schwingkreis verbunden sind, der bei dem aus 2 pn Anoden bestehenden Teil auf die p-te Harmonische oder auf eine Harmonische der p-texi Harmonischen der Wechselspannung abgestimmt ist, die dem anderen Kreis zugeführt wird, der zwischen die Anoden (Anodengruppen) des aus 2 η Anoden bestehenden Teiles eingeschaltet ist.
2. Magnetron zur Anwendung in einer Schaltung nach Anspruch 1 mit einer Anzahl von Anoden, die auf dem Umfang eines Zylindermantels angeordnet sind und eine Kathode umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden durch eine zur Achse des Zylindermantels senkrechte Ebene in zwei Anodensysteme aufgeteilt sind, daß das eine System aus 2 n, das andere System aus 2 pn gleich großen Anoden besteht und die Anoden jedes Systems in zwei gegenphasig schwingende Gruppen unterteilt sind, derart, daß jede Anode von zwei Anoden der anderen Gruppe eingesäumt wird und daß die Anoden jeder Gruppe untereinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen