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Einröhrenschaltung zum Verstärken oder Empfangen von kurzen Wellen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurzwellenröhrenschaltung, bei der zwischen
Gitter-Anode oder Gitter-Kathode und Anode-Kathode ein Schwingkreis liegt, und zwar
eine solche Schaltung, bei der die Anschlußstellen der Betriebsspannungen infolge
der unsymmetrischen Kapazitätsverteilung zwischen den kalten Elektroden und der
Kathode kein Erdpotential aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Schaltung kann einesteils bei Einröhrenverstärkerschaltungen
die Schwingneigung ohne zusätzliche Dämpfungs- oder Neutralisationsmittel unterdrückt
werden und andererseits kann bei einer Einröhrenempfängerschaltung die Entdämpfung
zwischen- dem Wert Null und einem beliebigen Wert stetig geregelt werden, ohne daß
beim evtl. Einsetzen von Schwingungen die Amplitude springt.
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Es ist bereits bekannt, durch einen symmetrischen Aufbau der Induktivitäten
und Kapazitäten zwischen der Kathode und den kalten Elektroden einen leistungskonstanten
und in der Frequenz stetig veränderbaren Sender bzw. Überlagerer zu erhalten.
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Außerdem ist es bekannt, bei rückgekoppelten Schwingungserzeugern
in die Kathodenleitung einen abgestimmten Schwingungskreis zu legen, wodurch die
erzielbare Leistung wesentlich gesteigert wird. Dieser Kathodenkreis ist auch schon
bei Hochfrequenzgegent.aktverstärkern bekannt, wo durch seine richtige Abstimmung
eine vollständige Neutralisation ohne Verwendung zusätzlicher Neutralisationsmittel
ermöglicht wird. Die Erfindung macht von einem ähnlichen Kathodenkreis Gebrauch,
gibt jedoch über die bekannten Anordnungen hinausgehend .eine vollständige Verstärker-
oder Empfängerschaltung an, bei der außer der Möglichkeit einer stetigen Regelung
des Entdämpfungsgrades stets gewährleistet ist, daß die Röhrenbetriebsspannungen
an Schwingungsknoten zugeführt werden, so daß ein Abfließen von Hochfrequenz in
diese Spannungszuleitungen vermieden ist.
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Die Erfindung richtet sich auf eine Einröhrenschaltung zum Verstärken
oder Empfangen von kurzen Wellen, bei der zwischen Gitter-Anode oder Gitter-Kathode
und Anode-Kathode'ein Schwingkreis liegt und zwischen den kathodenseitigen Enden
der Gitterinduktivität und der Anodeninduktivität bzw. ihrem Verbindungspunkt einerseits
und der Kathode andererseits Wechselwiderstände eingeschaltet sind, und ist dadurch
gekennzeichnet, daß bei solchen Schaltungen, bei denen die Anschlüßstellen der Betriebsspannungen
infolge
der unsymmetrischen Kapazitätsverteilung zwischen den kalten Elektroden und der
Kathode kein Erdpotential aufweisen, zwischen Kathode und dem Verbindungspunkt der
Induktivitäten annähernd auf die Betriebsfrequenz abgestimmte resonanzfähige Gebilde
eingeschaltet sind, und daß die Röhrenbetriebsspannungen an Erdpotential aufweisenden
Punkten dieser resonanzfähigen Gebilde zugeführt werden.
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Bei Leistungsverstärkern wird man sämtliche Resonanzkreise einmal
fest einstellen und so belassen, da dort auf Veränderbarkeit der Wellenlänge weniger
Wert gelegt wird: Bei Empfängerschaltungen, wird man zweckmäßig die veränderbaren
Scheinwiderstände des Kathodenkreises mit den veränderbaren Scheinwiderständen des
Empfangsabstimmkreises zwangsläufig kuppeln, derart, daß der Entdämpfungsgrad bei
Abstimmungsänderungen konstant bleibt.
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An Hand der Abb. i und :2 sollen die Wechselspannungsverhältnisse
an einer völlig kathodensymmetrischen Kurzwellenschaltung und an Hand der Abb. 3
bis 6 .die Wechselspannungsverhältnisse an einer völlig gittersymmetrischen Schaltung
geschildert werden: Die Abb.7 bis 9 zeigen die Durchführung des Erfindungsgedankens.
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In den Abb. z bis 3 ist die Kathode in die Mitte zwischen Gitter und
Anode eingezeichnet; urn- den zur Kathode symmetrischen Aufbau besser darstellen
zu können.
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Abb. z zeigt eine völlig kathodensymmetrische Schaltung, - bei der
eine Röhre mit der Kathode IC, dem Gitter G und der Anode A
mit zwei Schwingkreisspulen
La und - L, verbunden ist. Die inneren Kapazitäten der Röhre sind mit Cak
und_Cgk bezeichnet. Außerdem sind die Ströme im Gitterkreis 1g., im Anodenkreis
Ja und im Kathodenkreis Jj, eingezeichnet. Die Reihenschaltung der Kapazitäten Cak
und Cgk stellt eine Art kapazitiven Spannungsteiler dar. Sind diese beiden Kapazitäten
gleich groß und ist die Schaltung auch sonst erdsymmetrisch aufgebaut, so führt
die Kathode und der Mittelpunkt der Gitter-Anoden-Induktivität Erdpotential, und
die Betriebsspannungsquellen können ohne Zwischenschaltung von Drosseln angeschlossen
werden. Mit dieser Schaltung ist - notwendigerweise ein Rückkopplungsgrad von etwa
ioo °1o verknüpft, was bei Kurzwellenschwingschaltungen- meist erwünscht ist.
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Abb. a stellt die äquivalente Brückenschaltung dar. Die Betriebsspannungen
B werden., zwischen den neutralen Punlzten einer abgeglichenen Brücke zugeführt.
Kriterium : Jh =,-ö.
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In Abb. 3 liegt die Kathode auch noch in der Mitte zwischen Gitter
und Anode; aber die Kapazitäten Cäk und C,k sind nicht mehr gleich groß; der Spannungsknoten
auf der Gitter-Anoden-Induktivität, der sich automatisch . in annähernder Übereinstimmung
mit dem Kapazitätsverhältnis einstellt, rückt auf das gitterseitige Ende der Induktivität
zu. Die Mitte der Induktivität führt jetzt gegenüber der Kathode bzw. Erde eine
Wechselspannung U"1, deren Phase im dargestellten Fall mit der Anodenwechselspannung
übereinstimmt und deren Größe von der Differenz der Kapazitäten Cgk und Cak abhängt.
Diese Spannung treibt einen Strom über die Betriebsspannungsquelle - bzw. Erde zur
Kathode.
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In Abb. q. wird dieser Strom ausgenutzt; um einen Kathodenkreis Lk
anzuregen. Das mit der Kathode verbundene Ende des resonanzfähigen Kreises führt
eine Momentanspannung Uk, die unter der Voraussetzung Qk größer als Cak in Gegenphase
zur Anodenspannung U" sich befindet. Von der Kathode zum Gitter fließt ein Strom
Jo,k, der sich über Lg und über Lk ausgleichen will. Vom Gitter zur Anode fließt
ein Strom lcäg, der sich über La und L9 ausgleichen will. Sind nun beide
Ströme durch die Gitterinduktivität Lg gleich groß; so heben sich ihre Wirkungen
auf, und das Gitter bleibt urierregt. Die Größe des Stromes, der von der Anode zum
Gitter fließt, ist meist durch die Röhren- bzw. Schaltungskapazität und die Wechselspannungsdifferenz
zwischen beiden Elektroden gegeben. Der Strom, der von der Kathode zum Gitter fließt,
hängt -wiederum von den zugehörigen Röhrenkapazitäten und den am Kathodenkreis auftretenden
Spannungen ab, aber man hat hier freie Hand und kann beide Größen in gewissen Grenzen
beliebig wählen. Sollte durch die Röhrenkapazität und durch die Schaltungsanordnung
sich eine Kapazitätsverteilung ergeben, derart, daß Cak größer als C,1, ist, so
muß man unbedingt die Gitter-- Kathoden-Kapazität erhöhen, da sich sonst an der
Kathode mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung eine Wechselspannung ausbildet,
die die Schwingungsanfachung im vorliegenden Falle in unerwünschter Weise begünstigen
würde; aber auch bei normalen Kapazitätsverhältnissen (Ch, größer als Cak) wird:
man zweckmäßigerweise die Gitter-Kathoden-Kapazität vergrößern, und zwar so weit,
daß das Verhältnis
zahlenmäßig gleich oder kleiner als das Spannungsverstärkungsverhältnis
der verwendetenRöhre wird. Diese Dimensionierung wird besonders bei Verstärkern
ratsam sein.
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Die Kathodenwechselspannung gegenüber dem Gitter kann man durch Dimensionierung
und Einstellung des Kathodenkreises Lk, Ck
etwa in Form eines Spannungsteilers
mit nicht abgestimmter Verlängerung zur Kathode hin (gemäß Abb. 5) erreichen. In
manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, den Anschluß, der zur Kathode führt, als
verstellbaren Anschluß; z. B. als verschiebbaren Gleitkontakt, auf der Induktivität
Lk auszubilden.
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Abb.6 zeigt, eine Brückenschaltung, die der gittersymmetrischen Schaltung
der Abb. d. etwa entspricht. Kriterium: Js=o.
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A#bb.7 und 8 zeigen vollständige Schaltungen gemäß der Erfindung mit
Anschlüssen für die Betriebsspannungen A, G und H in den Spannungsknoten
des Kathodenkreises bzw. Gitterkreises. Die Induktivitäten Lk sind doppelt vorgesehen,
um die verschiedenen Betriebsspannungen besser zuführen zu können. Zweckmäßigerweise
werden die beiden Induktivitäten Lk miteinander gekoppelt. Bei indirekt geheizten
Röhren wird man den emittierenden Teil hochfrequenzmäßig mit dem Mittelpunkt der
Kapazitätsreihenschaltung C-C verbinden, die der Kathode zugekehrt ist. Die Kapazitäten
C-C und C;i sind relativ groß zu wählen.
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Abb. 9 zeigt eine Schaltung mit getrenntem, nicht gekoppeltem Gitterschwingkreis
Lb, Q und Anodenschwingkreis La, Ca, die als Verstärker oder Empfänger arbeiten
kann. Mit CZ ist eine zusätzliche Gitter-Kathoden-Kapazität bezeichnet.