DE686680C - Sende- bzw. Empfangsanordnung fuer Ultrakurzwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Sende- bzw. Empfangsanordnungen (Schaltungen und Geräte) für sehr kurze Wellen, insbesondere in Barkhausen-Kurzschaltung. In der Folge soll der Einfachheit halber im allgemeinen nur von Sendern gesprochen werden und von Empfängern nur dort, wo hierfür besondere Maßnahmen vorgesehen sind.

Bekanntlich bestehen bei Kurzwellensendern zwei Hauptschwierigkeiten einerseits in der Zuführung der Schwingenergie zur Antenne und andererseits in deren Ausstrahlung von der Antenne. Eine weitere Schwierigkeit bietet der Aufbau des Senders infolge der sehr kleinen zulässigen Abmessungen. Ferner ist es praktisch sehr schwierig oder gar unmöglich, einen Kurzwellensender oder-empfängerwirksam zu erden. Man hat zwar diese letzterwähnte Schwierigkeit durch Verwendung von Dipolen zu beseitigen versucht, indem eine solche Antenne mit der Röhre über ein Lechersystem derart verbunden wurde, daß eine Hälfte der Antenne an die Anode und die andere an die Gitterelektrode über die Lecherleitung angeschlossen war; jedoch treten dann wieder Schwierigkeiten bezüglich der Phasenverhältnisse der Antennenströme auf, da beim Sender die Leistung hauptsächlich von der Gitterelektrode und nur zum geringen Teil von der Anode (Bremselektrode) geliefert wird, während beim Empfang die Wirkung der Bremselektrode überwiegt.

Es ist bekannt, zwei Bremsfeldröhren in Gegentakt arbeiten zu lassen; über den Anschluß eines Strahlers an eine Gegentaktschaltung lagen jedoch bisher keine Untersuchungen vor.

Erfindungsgemäß werden in einer Sendebzw. Empfangsanordnung mit einem oder mehreren in Gegentakt arbeitenden Paaren von Bremsfeldröhren eine oder mehrere Dipolantennen durch Lecherleitungen bei einem Sender an die Gitter bzw. bei einem Empfänger an die Anoden der (des) Röhrenpaare (s) angeschlossen.

Der Erfindungsgedanke soll nunmehr an Hand der Zeichnung, die 11 Abbildungen enthält, erläutert werden.

In Abb. i, welche eine Senderschaltung darstellt, besteht der Strahler aus einem Dipol A, an dessen Enden Scheiben b_x und b₂ angeordnet sind, die dazu dienen, die Dämpfung zu verringern und eine gleichmäßigere Stromverteilung herzustellen. Diese Teile b_t und &2 können aber auch in der Verlängerung des Antennendrahtes liegen und brauchen nicht durch kreisförmige Scheiben gebildet zu werden. Dieser Dipol wird von den Röhren

V₁, V₂ erregt, die einem im Gegentakt arbeitenden Schwingungserzeuger angehören. Die beiden Hälften des Strahlers sind mit den Gittern durch die zwei Drähte f_lt f_% eines Lechersystems verbunden, wobei die Abstände def. Verbindungspunkte dieser Drähte mit derpi Dipol von dem Mittelpunkt des letzteren so.' gewählt sind, daß der Wellenwiderstand der Drähte f_lt f₂ an den Dipol angepaßt ist. Die

ίο Speisespannung für die Gitter wird einer Batterie Bg entnommen und über ein Meßgerät und einen Schiebewiderstand R₁ dem Mittelpunkt des Dipols zugeführt. Die Anoden der Röhren sind miteinander durch eine sehr kurze und zweckmäßig verstellbare Leitung verbunden; ebenso sind die Kathoden durch eine sehr kurze Leitung miteinander verbunden, deren Einzelheiten weiter unten beschrieben werden. Die Länge der Anodenverbindung ist

ao kritisch, da es notwendig ist, das richtige Phasenverhältnis zwischen den HF-Potentialen an den beiden Anoden zu erhalten und zu erreichen, daß die Wechselpotentiale an den beiden Hälften des Dipols genau um i8o° in der Phase gegeneinander verschöben sind.

Bei Verwendung von Röhren, bei denen die Anodenzuleitung durch denselben Quetschfuß wie die Heizleitungen herausgeführt werden, können die beiden kurzen Leitungen durch zwei _ nahebeisammenliegende Metallplatten gebildet werden, die gleichzeitig die Belegungen eines Kondensators d darstellen. An die die Heizfäden verbindende Platte dieses Kondensators ist ein Kupferrohr g angelötet, das gleichzeitig als Träger für den Sender und zur Aufnahme der zu den Elektroden der Röhren führenden Gleichspannungsleitungen dient. Diese Anordnung ergibt eine wirksame Abschirmung dieser Leitungen und schützt die letzteren gleichzeitig gegen Witterungseinflüsse.

Die nicht durch diese Platte miteinander verbundenen Kathodenenden gehen in Lecherdrähte f_s, /₄ über, die auf die Betriebswellenlänge abgestimmt werden können. Die Kathoden werden von den Batterien Ef₁ und Ef₂ geheizt, von denen ein Pol geerdet und der andere Pol über Schiebewiderstände R₂, R₃ mit den verschiebbaren Anzapfstellen der Lecherdrähte verbunden ist. Die Lecherdrähte sind über diese Zuführungspunkte hinaus um etwa eine Viertelwellenlänge verlängert, so daß sich in diesem Punkte ein Strombauch bildet. Diese Verlängerung der Lecherdrähte kann man durch Anschalten eines verhältnismäßig großen Kondensators an den Zuführungspunkten vermeiden. Das Rohrg- ist an einem verstellbaren Anschlußpunkt geerdet. Man erkennt, daß bei dieser Kathodenschaltung die Heizenergie in einem Spannungsknotenpunkt zugeführt wird.

Die Anoden der Röhren V₁, V₂ sind über die Leitung h und über ein Meßgerät mit dem einen Ende der Sekundärwicklung eines ^Transformators Tr₁ verbunden, dessen anl'&es Ende über eine Batterie Ep geerdet ist. y3|j6 Modulationsspannungen werden der "■ßBmärwicklung dieses Transformators zu- '" geführt.

Abb. 2 und 3 zeigen eine zweckmäßige v°- Röhrenkonstruktion. Die beiden Röhren V₁ und V₂ sind im Gerä.t nebeneinander angeordnet, so daß die zu gleichartigen Elektroden führenden Leitungen in beiden Röhren gleich sind, wobei die Elektroden und Leitungen ^7S symmetrisch zu einer von den beiden Röhren gleich weit entfernten Mittelebene sind. Zu beachten ist, daß die Röhren nicht gleich und bezüglich ihrer Lage nicht vertauschbar sind, sofern die symmetrische Anordnung, wie sie in den Abb. 2 und 3 gezeigt ist, eingehalten werden soll. Wenn man von dieser Mittelebene ausgeht, so kommen zuerst die Anodenstützen PS, dann die Zuleitungen zu den (für den Betrachter der Abb. 2) hinteren Enden RE ⁸S der Heizfäden, dann die Leitungen zu den vorderen Enden HP der Heizfäden und schließlich die Gitterträger GS. Je eine Anodenstütze PS. ist mit den Stromzuleitungen PSW verbunden. Die Gitterträger GS sind auch 9" voneinander durch Glasperlen isoliert, und einer davon ist mit einer in den Glaskolben eingeschmolzenen Zuleitung verbunden. Aus später anzugebenden Gründen können Gitteranschlüsse an jeder Seite der Röhre an beiden Gitterenden vorgesehen werden. Im Bedarfsfalle kann auch die Zuleitung zu dem betriebsmäßig das höhere Potential führenden Ende des Heizfadens getrennt am Fuße jeder Röhre angeordnet werden, wenn die Kapazitäten »00 zwischen diesem Ende des Heizfadens, der Anode und dem anderen Ende des Heizfadens sehr klein sein müssen.

Für Wellenlängen von 30 bis 100 cm werden zweckmäßig zwei getrennte Röhren verwendet; für kürzere Wellen dürfte es zweckmäßig sein, die beiden Elektrodensysteme nebeneinander in einem gemeinsamen Gefäß unterzubringen, um die Verbindungen möglichst kurz zu halten. ι«

Die Modulation kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Sie erfolgt im Falle der Abb. 1 durch einen im Anodenkreis liegenden Transformator Tr₁, dessen Sekundärwicklung einen geringen Ohmschen Widerstand haben muß. Sie kann auch dadurch erfolgen, daß die Gitterspannung mittels eines leistungsfähigen Verstärkers gesteuert wird, der über einen Transformator angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung im Zuge der Gitterstromzuleitung liegt. Des weiteren kann die Modulation durch NF-Gegentaktmodula-

tion im Anoden- oder Gitterkreis des Oszillators erfolgen. Bei Gegentaktmodulation im Anodenkreis wird der Anödenkreis aufgeteilt und zwei Reihenkondensatoren eingeschaltet, die mit der Sekundärwicklung eines Modulationstransformators verbunden werden. Die Stromzuführung erfolgt dann im· Mittelpunkt der Transformatorwicklung. Bei Gegentaktmodulation im Gitterkreis wird die Antenne

ίο in ihrem Mittelpunkt aufgetrennt und dort ein großer Kondensator oder zwei Reihenkondensatoren eingeschaltet, die durch die Sekundärwicklung des Gegentakttransformators überbrückt werden.

)5 Bei der Schaltung gemäß Abb. ι ist darauf hinzuweisen, daß unter Umständen auch die halbe Leistung genügt, d. h. wenn eine der Röhren abgeschaltet oder durchgebrannt oder durch eine äquivalente, aus Kondensatoren bestehende Nachbildung ersetzt ist. Im allgemeinen wird man ejdoch, wenn maximale Leistung verlangt wird, beide Röhren in Gegentaktschaltung verwenden.

Die oben beschriebene Schaltung kann man

i,5 durch sinngemäße Abänderung auch für den Empfang verwenden, zweckmäßig unter Benutzung der Schaltung der später zu beschreibenden Abb. io.

Abb. 4 zeigt eine bevorzugte und gegenüber der Abb. ι etwas abgeänderte Ausführung der Schaltung. Sie unterscheidet sich von der Abb. ι grundsätzlich in der Anordnung des Heiakreises und darin, daß die Abstimmung an vier Punkten erfolgt, nämlich:

1. Einstellung der Länge der Lecherdrähte /_1; f₂, die die Gitter der Röhren V₁, V₂ mit der Antenne^ verbinden; diese Einstellung ermöglicht zusammen mit der Einstellung des Abstandes der Drähte f_v f₂ eine Anpassung der Impedanz dieser Drähte an den Antennenwiderstand,

2. Einstellung der Länge der Anodenleiter f_v f₈,

3- Einstellung der Länge der Leitungen/5,^₀ zwischen Erde und den geerdeten Enden der Heizfäden,

4. Einstellung der Länge der Leitungen/₃,/₄ zu den anderen Enden der Heizfäden.

Die Frequenz der erzeugten Schwingung hängt ab von der Abstimmung, von den den Röhren zugeführten Spannungen und von den Abmessungen der Elektroden; mit der Schal-

- tung gemäß Abb. 4 erzielte man einen Frequenzbereich von 25 · io⁶ Hz. Die Einstellungen Nr. 2 und 3 sind sehr kritisch für die Höhe der erzeugten Frequenz, während die Einstellungen Nr. 1 und 4 den Wirkungsgrad der Energieübertragung von den Röhren zu der Antenne bestimmen. Die kürzeste Wellenlänge, die man von einem Sender erhalten kann, ergibt sich, wenn die Leitung zwischen den beiden Anoden im Resonanzzustand mit der Betriebswelle die kleinstmögliche. Länge erreicht hat. Für kürzere Wellenlängen müssen Röhren mit kleineren Elektroden und der Fähigkeit verwendet werden, bei niedrigeren Gitterspannungen die Grenzfrequenz zu erzeugen, die man mit größeren Röhren erhält. In der Praxis wurden Röhren, deren Anoden 20 mm lang waren und 11 mm Durchmesser hatten, für Wellenlängen von 70 bis 45 cm verwendet (mit 300 Volt positivem Gitterpotential für 50 cm) und Röhren mit Anoden von 15 mm Länge und 9 mm Durchmesser für den Wellenbereich von 30 bis 35 cm (mit 175 Volt positivem Gitterpotential für 50 cm).

Bei der Röhrenkonstruktion gemäß Abb. 2 und 3 ergeben sich noch gewisse praktische Schwierigkeiten bezüglich der Sockelkon- ~ struktion, die in einer merklichen Verlange- rung der Anodenzuleitung bestehen. Diese Schwierigkeiten werden durch die Konstruktionen gemäß den Abb. 5 bis 7 beseitigt. Der hauptsächliche Unterschied dieser Konstruktionen gegenüber den Abb. 2 und 3 besteht darin, daß die Anode vollkommen von dem Sockel isoliert ist, indem die Anodenzuleitung durch die Glaswand geführt ist. In Abb. 5 9" bis 7 sind P die Anoden, G die Gitter, F die Heizdrähte und PL die Anodenzuleitung. Die Röhrensockel sind so angeordnet, daß die Anoden nicht parallel zueinanderliegen, so daß die zu den Anoden führenden Anschlußleitungen PL₁ nahe aneinandergelegt werden können. Die Gitterleitungen setzen sich wieder in die Lecherdrähte f_ls J₁ fort.

Abb. 3 zeigt zwei Gegentaktoszillatoren, bestehend aus vier Röhren V₁ bis V₄, die durch Lecherdrähte gekoppelt sind. Wenn die den Röhren abgekehrten Enden dieser Drähte direkt miteinander verbunden werden, wie in Abb. 8 dargestellt, und die richtige Länge haben, kann man eine vollkommene phasenrichtige Erregung der beiden Oszillatoren erhalten. Zweckmäßig werden in den Teil des Lechersystems, der zur Kopplung der Oszillatoren dient, Blockkondensatoren C₁ bis C₁ eingeschaltet. In Abb. 8 ist die theoretische Spannungsverteilung durch gestrichelte Linien angedeutet. In Wirklichkeit setzt sich jedoch wahrscheinlich die Verteilungskurve fort und fällt am Erdungspunkt auf Null. Der tatsächlich erhaltene Effekt ist aber komplex, da ein Teil des HF-Stromes durch die Kapazität zwischen den Einschmelzstellen der Elektrodenzuleitungen im Glas hindurchgeht. Bei der in Abb. 3 dargestellten Anordnung wird die sonst im Heizkreis verlorengehende Schwingleistung zur Kopplung der beiden Sender nutzbar gemacht.

Ein anderes Verfahren, um die Sender isochrom oder in einem anderen Phasenverhältnis zu koppeln, besteht darin, den Gitterkreis der Röhren in einer von der Antenne entgegengesetzt \-erlaufenden Richtung zu verlängern. Zu diesem Zwecke muß naturgemäß eine Verbindung mit beiden Enden des Gitters jeder Röhre gemacht werden, die wieder durch die Glaswand hindurch erfolgt. Auf ίο diese Weise gehen die Gitter nach beiden Seiten in Lecherdrähte über, wobei die hinteren Lecherdrähte von zwei- oder mehr Sendern in bestimmten Punkten miteinander verbunden sind, so daß sich ein vorher bestimmtes Kopplungsphasenverhältnis ergibt. Man kann auch die Gitterleitungen an einem Punkt zwischen den Gittern der beiden Röhren und der Antenne jedes Senders koppeln. Diese Schaltung ist ähnlich der in Abb. 8 gezeigten, jedoch erübrigt sich die Verwendung von Kondensatoren an jedem Ende der Kopplungsdrähte, da die beiden Systeme normalerweise mit derselben Gitterspannung gespeist werden.

Bei der praktischen Ausführung können die zu der Antenne oder zu den Heizfäden führenden oder für die Gitterkopplüng bestimmten Lecherleitungen ganz oder teilweise durch Spulen von äquivalenten elektrischen Abmessungen ersetzt werden, die natürlich so gewählt sein müssen, daß sich möglichst dieselbe Potentialverteilung ergibt wie an den Lecherdrähten. : ■

Zusätzlich können die Lecherdrähte an beiden Seiten der Röhren verlängert und Antennen an jedem .Ende angeschlossen werden, oder es kann ein Ende an einem Punkt kurzgeschlossen werden, der so gewählt ist, daß die von den Röhren dorthin gelangende Energie mit dem richtigen Phasenwinkel zur Antenne zurückreflektiert wird.

Abb. 9 zeigt eine weitere Abänderung der Schaltung gemäß Abb. 8, bei der vier Sender miteinander gekoppelt sind. Es können noch beliebig viel weitere Sender hinzugeschaltet werden. Das Schaltbild enthält nur die zum Verständnis der Kopplung erforderlichen Elemente.

Abb. 10 zeigt eine Empfangsschaltung. Hier ist A' ein Dipol, der dem Dipol in Abb. ι genau entspricht. Die Länge der Leitungen fi und /V hat einen maßgebenden Einfluß auf die Abstimmung, und diese sind infolgedessen einstellbar ausgebildet, indem sie aus in Kupferröhrchen verschiebbaren Kupferstäben bestehen. Man erhält eine maximale Signalstärke, wenn die Länge der Energieleitung und der Antenne sowie der Abstand der Anschlußpunkte der Speiseleitung an die Antenne sogewählt sind, daß sich eine scharfe Abstimmung auf die ankommende Welle und eine maximale Energieübertragung von der Antenne auf die Röhren ergibt.

Der Ausgang des eigentlichen Empfängers, d.h. von den Röhren V₁ -und V₂', ist durch Drosseln und Kapazität mit der Röhre V₃' gekoppelt. Wie bei der Sendeschaltung kann eine der Röhren durch eine äquivalente Kondensatornachbildung ersetzt werden.

Abb. 11 zeigt einen der in Abb. 6 dargestellten Senderschaltung entsprechenden Empfänger. Der Hauptunterschied ist der, daß die Anoden der Röhren V₁', V_%' mit der Antenne A' gekoppelt sind, während die Gitter über Kondensatoren C₄, C₅ mit der Primärwicklung eines Transformators T₂ verbunden sind, dessen Sekundärwicklung über ein Filter LPF an einen nicht dargestellten NF-Verstärker angeschlossen ist. Die Kondensatoren C, bis C₅ und die Drosseln CH₁, CH_t ermöglichen eine getrennte Ablesung der Gittergleichströme an den Instrumenten I₁, h. AC ist ein örtlicher Oszillator (für Superregeneration), der veränderbar mit dem eigentlichen Empfänger gekoppelt ist, während PA und RA einen Spannungsteiler und einen Schiebewiderstand darstellen. Das Filter LPF scheidet unerwünschte Hochfrequenzschwingungen, die von dem Oszillator AC herrühren, aus. Die Pendelschwingungen werden also der Anodengleichspannung überlagert und wie diese am Mittelpunkt des Dipols A' zugeführt.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Sende- bzw. Empfangsanordnung für Ultrakurzwellen mit einem oder mehreren in Gegentaktschaltung arbeitenden Paaren von Bremsfeldröhren, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Dipolantennen durch Lecherleitungen bei einer Sendeanordnung an die beiden Gitter bzw. bei einer Empfangsanordnung an die beiden Anoden der Röhren der (des) Röhrenpaare(s) angeschlossen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß der Abstand der Anschlußpunkte der Lecherdrähte ah den Dipol so groß ist, daß der Wellenwiderstand der Lecherleitung an die Impedanz des Strahlers angepaßt ist.

3. Sendeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Gittern der Röhren eine positive Spannung über den Mittelpunkt des Dipols und das damit verbundene Lechersystem zugeführt wird.

4. Sendeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden eines 'Röhrenpaares durch eine auf die Betriebswelle abgestimmte Leitung verbunden sind.

5. Sendeanordnung nach Anspruch 1

Und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenverbindungsleitung als Belegung eines Kondensators ausgebildet ist, dessen Gegenbelegung je ein Kathodenende der beiden Röhren miteinander verbindet.

6. Sende- bzw. Empfangsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Ende der Kathoden eines Röhrenpaares miteinander unmittelbar

ίο verbunden ist und die beiden anderen Enden an ein Lechersystera (/₃, /₄) angeschlossen sind.

7. Sende- bzw. Empfangsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Lechersystems (f₃, /₄) gleich einer ungeraden Anzahl von Viertelwellenlängen der Betriebsfrequenz ist (Abb. 6).

8. Sendeanordnung mit mehreren Röhrenpaaren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Röhrenpaar einen besonderen Strahler speist und die Kathodenkreise der Röhrenpaare durch abgestimmte Lechersysteme miteinander gekoppelt sind.

9. Sende- bzw. Empfangsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Röhrenpaar Röhren mit spiegelblicklich gleichem Elektrodenaufbau in solcher gegenseitigen Lage verwendet werden, daß der Abstand der Anoden bei gegebenem Röhrenabstand den kleinstmöglichen, Wert besitzt.

10. Sende- bzw. Empfangsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Röhren, in denen Anode und Gitter nach entgegengesetzten Seiten durch die Kolbenwand herausgeführt sind, in solcher Weise, daß die Gitter- bzw. Anodenzuleitungen^bei jedem Röhrenpaar nebeneinanderliegen.

11. Sende- bzw. Empfangsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Röhre des Röhrenpaares unwirksam gemacht oder durch eine aus Kondensatoren bestehende Nachbildung ersetzt wird.

12. Sendeanordnung nach Anspruch 1 unter Verwendung von Röhren mit doppelseitig herausgeführtem Gitter, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gitterelektroden eines Röhrenpaares zwei Lechersysteme angeschlossen sind, die entweder zu getrennten Strahlern führen oder von denen nur das eine mit einem Strahler verbunden und das andere am Ende derart abgeschlossen ist, daß-es die Schwingungsenergie zum Strahler reflektiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen