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Elektronenröhre mit doppelter Steuerung und `Torrichtungen zum Bündeln
der Elektronen und Schaltung einer solchen Röhre Die Erfindung bezieht sich auf
Elektronenröhren mit Doppelsteuerung, bei denen der aus der Kathode austretende
Elektronenstrom durch zwei . verschiedene Steuerelektroden beeinflußt wird.
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Solche Röhren sind bereits seit langer Zeit bekannt; gewöhnlich wird
-bei diesen Röhren ein aus einer Kathode austretender Elektronenstrom durch eine
Anzahl von Gittern hindurch einer in der Röhre befindlichen Anode zugeführt und
auf dem Wege zu der Anode durch zwei Steuergitter beeinflußt. Man kann eine solche
Röhre auch als Mischröhre verwenden, bei der einem der Gitter die Eingangsschwingungen
zugeführt werden, während die von einem örtlichen Oszillator erzeugten Schwingungen
einem anderen Gitter aufgedrückt werden. Es ist auch möglich, die Röhre als eine
selbstschwingende Mischröhre zu verwenden, bei der dann die örtlichen Schwingungen
zwischen zwei Gittern der Röhre selbst erzeugt werden.
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Die Wirkungsweise dieser bekannten Röhre ist also etwa folgende: Die
aus der Kathode austretenden Elektronen bewegen sich über die erste Steuerelektrode
hinweg und gelangen dann, nachdem sie im allgemeinen durch ein positives Gitter
hindurchgegangen sind, in die Nähe der zweiten Steuerelektrode. Da diese zweite
Elektrode gewöhnlich eine niedrigere Spannung als das ihr vorangehende positive
Gitter hat, bildet sich vor dem zweiten Steuergitter eine Raumladung, die man als
eine virtuelle Kathode betrachten kann. Das zweite Steuergitter steuert dann die
aus dieser Kathode austretenden Elektronen. Nun unterliegt aber die erwähnte Raumladung
ebenfalls dem Einfluß der vorangehenden Elektroden, und je nach den Spannungen dieser
Elektroden und des zweiten Steuergitters werden mehr
oder -weniger
Elektronen aus der erwähnten Raumladung zurückkehren, in die Nähe des ersten Steuergitters
gelangen und dort bei.. Verwendung als Mischröhre trotz der nega#@' tiven Spannung
dieses Gitters einen Steupr#: gitterstrom herbeiführen. Infolgedessen-müli` man
an das erste Steuergitter eine hohe nega=-fite Vorspannung anlegen; was insbesondere;
wenn man eine solche Röhre als Mischröhre verwendet und das zweite Steuergitter
als Oszillatorgitter wählt; Schwierigkeiten bereitet. Außerdem beeinträchtigen die
umkehrenden Elektronen die Eingangsdämpfung.
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Durch Verwendung , der bekannten Kathodenstrahlröhren zu diesem Zweck
kann man diese Nachteile vermeiden: Es kann dann die erste Steuerung durch eine
in der Nähe der Kathode befindliche Elektrode erfolgen, während man für die zweite
;Steuerung die Ablenkplatten benutzt. Dies hat aber den Nachteil, daß man nur dann
das Auftreten einer großen Raumladung und die Rückkehr der Elektronen aus ihr vermeiden
kann, wenn man die hohen Elektronengeschwindigkeiten der Elektronen benutzt, was
unvermeidlich zur Folge hat, daß man an die verschiedenen Elektroden hohe Spannungen
anlegen muß; auch wird man die Elektronen nur mit einer hohen Steuerspannung beeinflussen
können. Es ist offensichtlich, daß eine solche Röhrenbauart für Mischröhren in normalen
Empfangsschaltungen nicht gut brauchbar ist.
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Durch Verwendung einer Elektronenröhre nach der vorliegenden Erfindung
können die erwähnten Nachteile vermieden werden. In einer erfindungsgemäßen Elektronenröhre
mit doppelter Steuerung und einer Vorrichtung zum Bündeln der Elektronen wird nun
eine zur ersten Steuerung vor der Bündelung der Elektronen dienende, sich in der
unmittelbaren Nähe der Kathode befindende, den ganzen Elektronenstrom umfassende
Steuerelektrode verwendet, während zur zweiten Steuerung nach der Bündelung der
Elektronen in einem Teil des Entladungsraumes, aus dem die Elektronen infolge ihrer
gekrümmten Bahn praktisch nicht nach der ersten Steuerefektrode zurückkehren können,
eine zweite Steuerelektrode vorgesehen ist, die die Bahn der Elektronen auf einem
beträchtlich längeren Wege beeinflußt, als sie durch die erste Steuerelektrode beeinflußt
-werden.
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Es war schon bekannt, die Elektronen in Form von Bündeln längs gekrümmter
Bahnen einer Auffangvorrichtung zuzuführen. Hierbei fand aber eine Doppelsteuerung
in der erfindungsgemäßen Reihenfolge nicht statt. Bei einer Röhre nach der Erfindung
wird eine sehr empfindliche Doppelsteuerung dadurch erhalten, daß die erste Steuerung
vor der Bündelung stattfindet und die zweite Steuerung über eine große Länge der
Elektronenbahnen vorgenommen wird.
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Wenn nämlich die Elektronen in Form von '=Bündeln längs gekrümmter
Bahnen geführt werden, ist man einerseits imstande, die zweite ':Steuerung an einer
solchen Stelle der Raumladung -erfolgen zu lassen, daß auf ihr die Elektronen praktisch
nicht in die Nähe des ersten Steuergitters zurückkehren können, während es andererseits
möglich ist, ohne die Bauart der Röhre zu verwickelt oder die Abmessungen zu groß
zu machen; den Bahnen eine solche Länge zu geben, daß die Elektronen auch durch
Elektroden mit niedriger Wechselspannung gesteuerwerden können. Es zeigt sich, daß
durch eine solche Bauart der Strom zu dem ersten Hilfsgitter praktisch ganz unterdrückt
werden kann und auch die Eingangsdämpfung einer solchen Röhre sehr günstig ist.
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Eine Elektronenröhre nach der vorliegenden Erfindung kann nach einer
bestimmten Ausführungsform folgendermaßen aufgebaut sein: Um eine indirekt heizbare
Kathode herum sind hintereinander ein Steuergitter und ein Schutzgitter angeordnet.
Zwischen den beiden Elektroden kann man eine Anzahl von Körpern aufstellen, welche
die Bündelung der aus der Kathode austretenden Elektronen bewirken. Man kann dazu
aber auch einen vollen Teil des Steuergitters verwenden, und es kann auch dieses
Steuergitter aus einer Anzahl von stabförmigen Teilen bestehen, die gleichzeitig
die Elektronenbündelung bewirken.
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Um diese Elektroden herum ist eine Elektrode angeordnet, die z. B.
zusammen mit einer oder mehreren anderen in der Röhre angebrachten Elektroden die
Form der Bahnen der Elektronenbündel bedingt, wobei diese erstgenannte Elektrode
außerdem als zweites Steuergitter wirkt. Die Elektronen werden dann zwei derart
angeordneten Elektroden zugeführt, daß je nach der an das zweite Steuergitter angelegten
Spannung die Elektronen auf die eine oder auf die ändere Elektrode gelangen. Die
Form der Elektronenbahnen braucht nicht unbedingt durch das vorgenannte zweite Steuergitter
bestimmt zu werden; es ist auch möglich, die Form dieser gekrümmten Bahnen, die
ganz beliebig sein kann, mittels sonstiger in der Röhre angeordneter elektrostatischer
oder magnetischer Mittel zu regeln. Der Ausgangskreis der Röhre kann mit einer der
beiden Auffangelektroden verbunden sein. Es ist aber auch möglich und in besonderen
Fällen vorteilhaft, diesen Kreis zwischen den beiden Auffangelektroden anzuordnen.
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Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind
die Auffangelektroden hintereinander angeordnet, und es befinden sich in der zunächst
durch die ankomtuenden
Elektronen erreichten Elektrode eine oder
mehrere Öffnungen, so daß die Elektronenbündel je nach der Spannung des zweiten
Steuergitters entweder auf die Vorderelektrode oder durch die sich in dieser befindenden
Öffnungen hindurch auf die Hinterelektrode fallen.
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Man kann insbesondere bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel
die Steilheit der Röhre durch Anwendung von sekundäremittierenden Stoffen steigern.
Zu diesem Zweck wird die mit Öffnungen versehene Elektrode auf der den ankommenden
Elektronen zugekehrten Seite mit einem Stoff überzogen, der leicht Sekundärelektronen
aussendet, wenn sie von einem Elektronenstrom getroffen wird. Ihr gegenüber ist
die eigentliche Anode der Röhre angeordnet. Es fällt also das Elektronenbündel entweder
auf die Sekundäremissionselektrode, von der dann Sekundärelektronen zu der Anode
wandern, oder durch Öffnungen in. dieser Sekundärcanissionselektrode auf eine sich
hinter ihr befindende Auffangelektrode. -Nach einer besonderen .Ausführungsform
wird die Röhre derart gebaut, daß die Elektronen entweder auf eine hinter einer,
gitterförmigen Anode angeordnete Sekundäremissionselektrode fallen oder durch die
Stützstöbe dieser gitterförmigen Anode aufgefangen werden und auf diese Weise unmittelbar
die Anode treffen.
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Wenn man bei den geschilderten Ausführungsformen eine Röhre nach der
vorliegenden Erfindung als -Mischröhre zu verwenden wünscht, so muß die Oszillatorspannung
von außen her dein zweiten Gitter zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, eine
Röhre nach der Erfindung als selbstschwingende Mischröhre zu bauen, was nach einer
besonderen Ausführungsforen dadurch ermöglicht wird; daß an eine hinter einer mit
Öffnungen versehenen Sekundä ernissionselektrode befindliche Elektrode eine Spannung
angelegt wird, die dem Kathodenpotential entspricht oder negativ ist, so daß die
durch diese Öffnungen hindurchtretenden Elektronen nicht auf die Auffangelektrode,
sondern auf die Innenseite der Sekundäremissionselektrode gelangen. Das zweite Steuergitter
und die Sekundäremissionselektrode wirken dann zusammen als Elektroden des örtlichen
Oszillators, während die eigentliche Verstärkeranode der Sekundäremissionselektrode
gegenüber angeordnet ist.
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Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
In dieser Zeichnung stellen die Fig. 1, 3, q. und 6 Ausführungsformen einer Entladungsröhre
nach der vorliegenden Erfindung-dar, während -die Fig.2, 5 und 7 Schaltungen darstellen,
die. zusammen mit einer solchen Röhre zur Verwendung kommen können.
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Die in Fig. i dargestellte indirekt heizbare Kathode i einer Elektronenröhre
ist von einem auf Stützorgane 3 gewickelten Steuergitter 2 und einem Schutzgitter
q. umgeben. Zwischen den beiden Elektroden befinden sich zwei Körper 5, die zur
Bündelung der aus der Kathode austretenden Elektronen benutzt werden. Die Elektronen
wandern als Bündel längs der durch die gestrichelten Linien 6 ungefähr angedeuteten
Bahnen und erreichen schließlich ein Gebiet, in dem sich zwei Auffangelektroden
7 und 8 befinden. Das ganze System ist von einer Elektrode 9 umgeben, welche die
Form der Elektronenbahnen bedingt und gleichzeitig als zweites Steuergitter wirkt;
je nach der an diese Elektrode angelegten Wechselspannung gelangen die Elektronen
längs Bahnen io auf die Elektrode 7 oder längs Bahnen ii auf die Elektrode B.
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Zwischen diesen beiden Elektroden kann der Ausgangskreis geschaltet
werden, wie aus der in Fig. 2 dargestellten Schaltung hervorgeht. In dieser Figur
sind wie in Fig. i mit 1, 2 und q. eine indirekt heizbare Kathode, ein Steuergitter
und ein Schutzgitter bezeichnet. Die zweite Steuerelektrode ist gleichfalls mit
9 und die Auffangelektroden mit 7 und 8 bezeichnet. Weiter ist in dieser Figur ein
Ausgangskreis i2 und ein Eingangskreis 13 dargestellt; 14 und 15 sind die Widerstände,
mit deren Hilfe die Vorspannungen der Gitter 2 und 9 geregelt werden. Schließlich
ist bei 16 schematisch veranschaulicht, wie die Schwingungen eines örtlichen Oszillators
dein Gitter 9 zugeführt werden.
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In Fig. 3 ist eine etwas geänderte Ausfühiungsform einer Entladungsröhre
nach der Erfindung dargestellt. In dieser Figur ist 17 eine indirekt heizbare Kathode,
die von einem auf zwei Stäbe 19 gewickelten Steuergitter 18 und einem Schutzgitter
2o umgeben ist. Zwischen den beiden letztgenannten Elektroden sind zwei zur Bildung
des Elektronenbündels dienende Teile 21 angeordnet. Der Lauf dieser Bündel wird
ungefähr durch die gestrichelten Linien 22, 23 und 24. dargestellt. Wie aus der
Figur ersichtlich ist, erreichen die Elektronen schließlich eine Elektrode 25 und
können diese Elektrode treffen oder durch Öffnungen 26 eine hinter ihr angeordnete
Elektrode 27 erreichen. Die Elektrode 25 ist auf der den ankommenden Elektronen
zugekehrten Seite mit einem leicht Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogen,
so daß die Elektronen, wenn sie längs Bahnen 2q. die Oberfläche der Elektrode 25
erreichen, aus dieser Oberfläche Sekundärelektronen auslösen, die längs Bahnen 28
die eigentliche Anode 29 der Röhre treffen. Wenn die Elektronen
unter
dem Einfluß der an eine als zweites Steuergitter wirkende Elektrode 30 angelegten
Spannungen durch die Öffnungen 26 der Elektrode 25 hindurehfliegen, so treffen sie
eine Hilfselektrode 27.
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In Fig. ¢ ist eine Röhrenbauart dargestellt, die als eine Änderung
der Bauart nach Fig. 3 betrachtet werden kann und bei der auch die verschiedenen
Elektroden mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.3 versehen sind. Wie aus der
Figur ohne weiteres ersichtlich ist, sind die für die eigentliche Bündelformung
dienenden Platten 21 in diesem Fall außerhalb des Schutzgitters 2o angeordnet. Das
zweite Steuergitter besteht weiter aus plattenförmigen Metallteilen 3o, die einen
Teil des Systems umgeben, während die Auffangelektrode 27 aus einer Anzahl von Stützstäben
der im vorliegenden Fall draht- oder gazeförmigen Anode 29 besteht; die letztgenannte
Elektrode ist vor der Sekundäremissionselektrode 25 angeordnet.
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In Fig 5 ist eine Schaltung dargestellt, in der eine Elektronenröhre
nach Fig. 3 oder 4 zur Verwendung kommen kann. Auch in dieser Figur ist eine indirekt
heizbare Kathode mit 17, das erste Steuergitter mit 18, das Schutzgitter mit 2o,
das zweite Steuergitter mit 3o, die Anode mit 29, die Sekundäremissionselektrode
mit 25 und die Auffangelektrode mit 27 bezeichnet. Ferner zeigt die Figur den Ausgangskreis
31, den Eingangskreis 32, die Widerstände 33 und 34, welche die Vorspännungen der
Gitter 18 und 30 bedingen, und bei 35 den Anüchluß an den örtlichen Oszillator.
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In Fig. 6, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt, ist mit 36= eine indirekt heizbare Kathode bezeichnet, welche von einem
auf Stützstäbe 38 gewundenen Steuergitter 37 und dem Schutzgitter 39 umgeben ist,
wobei sich zwischen dem Steuer- und Schutzgitter zur Bildung des Elektronenbündels
dienende Körper 4o befinden. Diese Bündel beschreiben Bahnen, deren Lauf ungefähr
durch die gestrichelten Linien 41, 42 und 43 angedeutet ist; und erreichen eine
Elektrode 44, die auf der den ankommenden Elektronen zugekehrten Seite mit einem
Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogen ist. Wenn die Elektronen je nach
den an die Elektrode 45 angelegten Spannungen den leicht Sekundärelektronen aussendenden
Stoff treffen, werden aus letzterem Sekundärelektronen ausgelöst, die längs Bahnen
46 die eigentliche Anöde q:7 der Röhre erreichen. Die ankommenden Elektronen können
aber auch durch Öffnungen 48 in der Elektrode 44 hindurchfliegen und erreichen dann
unter dem Einfluß einer an die Elektrode 49 angelegten negativen oder Nullspannung
die Innenseite der Elektrode 44. Hierdurch kann eine solche Röhre als selbstschwingende
Mischröhre verwendet werden; was aus Fig. 7 deutlicher hervorgeht: In dieser Figur,
die eine Schaltung zusammen mit einer Röhre nach Fig.6 darstellt, ist die Kathode
gleichfalls mit 36, das erste Steuergitter mit 37, das Schutzgitter mit 39, das
zweite Steuergitter mit 4o, die Anode mit 47, die auf einer Seite mit einem leicht
Sekundärelektronen aussendenden Stoff überzogene Elektrode 44 und die an den Funkt
negativer Spannung angelegte oder mit der Kathode verbundene Hilfselektrode mit
49 bezeichnet.
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Die Elektroden 44 und 47 bilden zusammen die Os.zillatorelektroden
der selbstschwingenden Mischröhre. Die Elektrode 44 ist mit dem Oszillatorkreis
5o verbunden. Ferner zeigt die Figur den Ausgangskreis 51, den Eingangskreis 52
und die Widerstände 53 und 54, mittels deren die Vorspannüngen der Gitter 36 und
4o bestimmt werden.