DE692104C

DE692104C - High-frequency diode arrangement, in particular for use in rectifier push-pull and bridge circuits

Info

Publication number: DE692104C
Application number: DE1937T0049114
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Gerhard Violet
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1937-08-29
Filing date: 1937-08-29
Publication date: 1940-06-12

Description

Hochfrequenzdiodenanordnung, insbesondere zur Verwendung in Gleichrichter-Gegentakt-und -Brückenschaltungen Es sind eine Reihe von Modulationsschaltungen ,bekannt, bei welchen mehrere nichtlineare Widerstände bzw. Gleichrichter in Gegenkontaktanordnung, verwendet werden. Gegenüber der einfachen Modulation an einem einzelnen nichtlinearen Widerstande, beispielsweise mittels der gekrümmten Kennlinie einer Röhre, besitzen die Gegenkontaktanordnungen den Vorteil, daß unerwünschte Schwingungen leicht ferngehalten werden können. Insbesondere läßt sich nur auf diese Weise verhindern, daß@das direkte Frequenzband, mit welchem die Trägerfrequenz moduliert wird, sich dem durch den Modulationsvorgang neu entstandenen Frequenzgemisch überlagert und dasselbe stört und verzerrt. Geht man zur Doppelgegenkontaktschaltung bzw. `Brückenschaltung von Gleichrichtern über, wie in dem sog. Ringmodulator, so gelingt es sogar; nicht nur die ursprünglichen direkten Frequenzen, sondern auch die Trägerfrequenz selbst zu kompensieren, so daß sie nicht mehr an den Ausgangsklemmen auftritt. Gerade diese Beseitigung der Trägerfrequenz ist wichtig und erwünscht, wenn infolge-kleiner Eingangsspannung nur mit geringem Modulationsgrad gearbeitet werden kann. Gegentaktschaltungen dieser Art werden bisher in der Regel mit Sperrschichtglechrichtern (Kupferoxydul- oder Selengleichrichter), und zwar in der Regel im Niederfrequenzgebiet, ausgeführt. Bei Hochfrequenz hingegen treten Schwierigkeiten auf infolge der großen inneren Kapazität der Sperrschichtplatten, aber auch durch die Raumkapazität dieser Gebilde; bei sehr hohen Frequenzen ist ihre Verwendung dadurch sogar völlig unmöglich. Andererseits lassen sich zwar mit Vcrstärkerröhren noch einfache Gegentaktmodulatoren leicht aufbauen, die bis zu den höchsten Frequenzen betriebssicher arbeiten. Es entstehen hier jedoch schaltungs mäßige Schwierigkeiten, wenn man zur Dop.=-pelgegentaktanordnung übergehen will, Uli!-". wie oben ausgeführt, auch den Träger zu unterdrücken. Diese Schwierigkeiten beruhen darin, daß man an den-Kathoden von Röhren stets verhältnismäßig große Erdkapazitäten in Kauf nehmen muß und daher die Kathoden nicht an beliebige Punkte der Schaltung legen kann.High-frequency diode arrangement, in particular for use in rectifier push-pull and bridge circuits. A number of modulation circuits are known in which a plurality of non-linear resistors or rectifiers in a counter-contact arrangement are used. Compared to simple modulation on a single non-linear resistor, for example by means of the curved characteristic curve of a tube, the counter-contact arrangements have the advantage that undesired vibrations can easily be kept away. In particular, this is the only way to prevent the direct frequency band with which the carrier frequency is modulated from being superimposed on the frequency mixture newly created by the modulation process and from disturbing and distorting the same. If one goes over to the double counter-contact circuit or bridge circuit of rectifiers, as in the so-called ring modulator, it even works; to compensate not only the original direct frequencies, but also the carrier frequency itself so that it no longer occurs at the output terminals. It is precisely this elimination of the carrier frequency that is important and desirable if, as a result of the low input voltage, only a low degree of modulation can be used. Push-pull circuits of this type have so far generally been implemented with barrier-layer rectifiers (copper oxide or selenium rectifiers), usually in the low-frequency range. At high frequency, however, difficulties arise due to the large internal capacity of the barrier layer plates, but also due to the spatial capacity of these structures; at very high frequencies their use is therefore even completely impossible. On the other hand, simple push-pull modulators can still be easily built with amplifier tubes, which operate reliably up to the highest frequencies. Here, however, difficulties arise in terms of circuitry, if one wants to go over to the double push-pull arrangement, Uli! - ". As stated above, to also suppress the carrier. These difficulties are based on the fact that the cathodes of tubes are always relatively large Earth capacities must be accepted and therefore the cathodes cannot be placed at any point in the circuit.

Die vorliegende Erfindung macht es möglich, unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile Gegentakt- und auch Doppelgegentaktanordnungen von zweipoligen Gleichrichtern aufzubauen, die auch bis zu den höchsten Frequenzen ausführbar und verwendbar sind: Dies wird erreicht durch Anwendung von Hochväkutimdiodenstrecken, die vollkommen kapazitätssymmetrisch bezüglich der Erdkapazitäten ihrer Elektroden und mit sehr kleiner innerer Kapazität, d. h. Kapazität zwischen den Arbeitselektroden, ausgeführt sind. Zu diesem Zwecke sind z. B. Anode und Kathode gemeinsam in einem Isolierrohr untergebracht, um welches eine Heizwicklung gelegt ist, so daß eine Strahlungsheizung stattfindet. Bei gleicher Form unterscheiden sich Kathode und Anode nur dadurch, daß die erstere mit einer Elektronen emittierenden Schicht. überzogen ist bzw. aus einem Werkstoff besteht; der leichter Elektronen emittiert als die Anode. Durch die Aktivierung der Tathode und durch die Herstellung der Anode aus einem nicht aktivierten Metall wird eine so große Unterschiedlichkeit 'beider Elektroden bezüglich ihrer Emissionsfähigkeit erreicht, daß die Emission der' Anode zu einer schädlichen Verringerung der Sperrwirkung der Anode nicht wesentlich beitragen kann. Ferner ist die thermische Emission der Anode unbeachtlich, da die Anode durch den Heizwiderstand nicht so hoch erhitzt wird, daß die verhältnismäßig hohe Austrittsarbeit des Anodenwerkstoffes überwunden wird. Eine derartige Diode kann einerseits einzeln in ein Vakuumgefäß aus Glas, Keramik, Metall üsw. eingeschlossen sein; es kann aber eben-. sogut eine Mehrfachanordnung derartiger Strecken, die gleich zu der betreffenden Schaltung, wie einer Gleichrichterbrücke oder einem. Ringmodulator, verbunden sind, in ein und dasselbe Gefäß eingebaut werden. Ebensowohl ist es möglich, auch Verstärkerröhrensysteme und sonstige Schaltelemente, die zu der betreffenden Gesamtschaltung gehören, mit der Gleichrichterbrückenschaltung in dem-.selben Vakuumgefäß zu vereinigen. Bei der Vereinigung mehrerer Diodenstrecken kann eine konstruktive Vereinfachung dadurch erreicht werden, daß die gleiche Heizwicklung von außen um sämtliche Diodensysteme her-,umgelegt ist. Gleichzeitig oder allein können -'auch ein oder mehrere Heizdrähte benutzt werden, die innerhalb eines gemeinsamen ° keramischen Körpers, der auch die Diodenstrecken .umschließt, angeordnet sind, wobei zweckmäßig bifilare Wendeln zur Heizung benutzt werden. Die Heizdrähte werden dabei zweckmäßig durch eine Metallschicht elektrostatisch abgeschirmt, damit sie in den Entladungsstrecken keine Störungen hervorrufen. Dieser Metallschicht wird zweckmäßig ein negatives Gleichpotential gegenüber der eigentlichen Gleichrichterschaltung gegeben, damit von ihr keine Elektronen aufgenommen werden.The present invention makes it possible while avoiding the above Disadvantages of push-pull and double push-pull arrangements of two-pole rectifiers to be set up that can also be implemented and used up to the highest frequencies: This is achieved through the use of high-voltage diode lines that are completely capacitance symmetric with respect to the earth capacitance of their electrodes and with very small internal capacitance, d. H. Capacitance between the working electrodes are. For this purpose z. B. anode and cathode together in an insulating tube housed around which a heating coil is placed, so that a radiant heater takes place. With the same shape, the cathode and anode differ only in that the former with an electron-emitting layer. is overdrawn or off consists of a material; which emits electrons more easily than the anode. By the activation of the cathode and by making the anode out of one not activated metal, there will be such a great difference between the two electrodes their emissivity reaches that the emission of the 'anode becomes a harmful Reducing the barrier effect of the anode can not contribute significantly. Further the thermal emission of the anode is irrelevant because the anode is caused by the heating resistor is not heated so high that the relatively high work function of the anode material is overcome. Such a diode can on the one hand individually in a vacuum vessel made of glass, ceramics, metal, etc. be included; but it can also. so well one Multiple arrangement of such routes, which are the same as the circuit in question, like a rectifier bridge or a. Ring modulator, are connected into one and the same vessel can be installed. It is also possible to use amplifier tube systems and other switching elements that belong to the overall circuit in question the rectifier bridge circuit in the same vacuum vessel. at the union of several diode lines can simplify the design can be achieved that the same heating coil from the outside around all diode systems is knocked down. Simultaneously or alone, one or more heating wires can also be used be used that within a common ° ceramic body, which also the diode sections .umnahmes, are arranged, with expedient bifilar coils can be used for heating. The heating wires are expediently covered by a metal layer electrostatically shielded so that there are no interferences in the discharge paths cause. This metal layer expediently has a negative direct potential compared to the actual rectifier circuit, so that there are no electrons from it be included.

Es sind Diodenanordnungen bekannt, bei denen eine Entladungsstrecke zwei geheizte Elektroden enthält, jedoch handelte es sich dabei um Röhren, bei denen beide heißen Elektroden in gleicher Weise Elektronen emittierten (Umkehrventile) bzw. nicht oder nur teilweise mittelbar geheizt würden: Solche Röhren sind jedoch für den Erfindungszweck nicht geeignet.There are known diode arrangements in which a discharge path contains two heated electrodes, but these were tubes where both hot electrodes emitted electrons in the same way (reversing valves) or not or only partially heated indirectly: Such tubes are, however not suitable for the purpose of the invention.

Abb. i zeigt eine Einfachdiode mit zwei flachen Elektroden A und K, von welchen die eine als Kathode K aktiviert ist. Die Heizung findet durch Strahlung von einer außen herumgelegten Heizwicklung H ,her statt, wobei die Heizwicklung zweckmäßig von einem keramischen Rohr Z getragen wird. In Abb. z kommen bei sonst gleicher Anordnung nicht die flachen Seiten, sondern die Stirnseiten der beiden prismatischen oder zylindrischen Elektroden zur Wirkung.Fig. I shows a single diode with two flat electrodes A and K, one of which is activated as cathode K. The heating takes place through radiation from a heating winding H, laid around the outside, instead of the heating winding is expediently carried by a ceramic tube Z. In Fig.z come with otherwise same arrangement not the flat sides, but the front sides of the two prismatic or cylindrical electrodes to effect.

Die Abb. d. und 5 zeigen Mehrfachanordnungen im Querschnitt, die für Verwendung in der genannten Ringmodulatorschaltung, welche in Abu. 3: dargestellt ist, geeignet sind. In Abb. 3 wird an den Klemmen i und 2 die Trägerschwingung ft zugeführt, die in der aus einer gleichartigen Gleiehrichern G gebildeten Brückenschaltung mit der über die Klemirren 3, q. zugeführten Erregung f 1 moduliert wird. Die sich ergebenden Kombinationsfrequenzen f 2 werden an den Klemmen 5 und 6 abgenommen. Gemäß Abb. q. und 5 sind je eine Anode A mit der Kathode K des folgenden Gleichrichters zu .einer gemeinsamen Elektrode zusammcngefaßt, was eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaus bedeutet. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß je eine Kathode und eine Anode aus einem zusammenhängenden Blechstreifen geformt wird, dessen als Emissionsquelle dienende Fläche einen emissionsfähigen Überzug trägt. .Man benötigt dabei für je zwei Elektroden nur eine einzige Zuleitung: Wie man aus den Abbildungen erkennen kann, besitzen auch die aus zwei benachbarten Entladungsbahnen angehörigen Elektroden zusammengesetzten Gebilde untereinander gleiche Gestalt und Lage zum Heizkörper, so daß die Kapazitätssymmetrie vollkommen gewahrt bleibt. Da die Heizwicklung zumindest hochfrequenzmäßig Erdpotential führt, ist die Forderung symmetrischer Erdkapazität praktisch gleichbedeutend mit der Forderung symmetrischer Kapazitäten der Arbeitselektroden gegen den Heizkörper. Die Heizung kann in Abb. q. ebensowohl durch eine zentrale Heizwicklung H wie durch eine außen herumgelegte, H', oder auf beide Weisen erfolgen. Wenn etwas größere Erdkapazitäten zugelassen werden dürfen, so kann besonders bei dieser Ausführung auch an Stelle der Strahlungsheizung eine indirekte Heizung durch Wärmeleitung Anwendung finden, indem ziviselteti einem inneren stiftartigen Heizkörper H und den Elektroden ein keramischer Zylinder Z (gestrichelt) liegt. Während in Abb. 4. die Strombahnen radial verlaufen, zeigt Abb. 5 eine Anordnung mit tangential liegenden Gleichrichterstrecken. Die Elektroden sind hier winklige Bleche, von denen je ein als Kathode dienender Schenkel einseitig mit Kathodenmaterial belegt ist und die von der Rückseite her je durch einen stiftartigen Heizkörper H strahlungsgeheizt werden. Zur elektrostatischen Abschirmung der Heizwicklungen sind Metallwände oder -schichten S' vorgesehen, die eine gegen die Elektroden A und K negative Vorspatmung oder Erdpotential erhalten können.Fig. D. 5 and 5 show multiple assemblies in cross-section suitable for use in the aforesaid ring modulator circuit shown in Abu. 3: shown are suitable. In Fig. 3, the carrier oscillation ft is fed to the terminals i and 2, which in the bridge circuit formed from a similar leveling lock G with the one via the Klemirren 3, q. supplied excitation f 1 is modulated. The resulting combination frequencies f 2 are taken from terminals 5 and 6. According to fig. Q. An anode A and 5 are each combined with the cathode K of the following rectifier to form a common electrode, which means a considerable simplification of the structure. This can be done, for example, in such a way that a cathode and an anode each are formed from a coherent sheet-metal strip, the surface of which serving as an emission source has an emissive coating. You only need a single supply line for two electrodes: As you can see from the figures, the structures made up of two adjacent discharge paths also have the same shape and position relative to the radiator, so that the capacitance symmetry is completely preserved. Since the heating winding carries earth potential at least in terms of high frequency, the requirement of symmetrical earth capacitance is practically the same as the requirement of symmetrical capacitance of the working electrodes with respect to the radiator. The heater can be seen in Fig. Q. as well as by a central heating winding H as by an 'H' placed around the outside, or in both ways. If somewhat larger earth capacities may be permitted, indirect heating by conduction can also be used instead of radiant heating, in that an inner pin-like heater H and the electrodes a ceramic cylinder Z (dashed) are used. While in Fig. 4 the current paths run radially, Fig. 5 shows an arrangement with tangential rectifier sections. The electrodes here are angled metal sheets, one of which each leg serving as a cathode is covered on one side with cathode material and which are each radially heated from the rear by a pin-like heater H. For the electrostatic shielding of the heating windings, metal walls or layers S 'are provided, which can have a negative precompression or ground potential with respect to the electrodes A and K.

Vertauscht nian in Abb. 4. -oder 5, wie in Abb.6 dargestellt, die Durchlaßrichtungen von zwei Gleichrichterstrecken, so gelangt man zu der bekannten Graetzschaltung, einer für Vollwegdemodulation von Signalen besonders geeigneten Brückenschaltung, die hierdurch auch im Hochfrequenzgebiet anwendbar geworden ist, <la auch für sie das oben über die Sperrschichtgleichrichter Gesagte galt. Entsprechendes gilt für die nur zwei Ventile enthaltenden Brückenschaltungen zur Demodulation, die bekannte Doppelweg- und die Greinacher-Schaltung, welche wie die entsprechenden Anordnungen zur Modulation entweder aus Einzelstrecken gemäß Abb. i und a aufgebaut oder aus den Abb. q. bis 6 durch Fortlassen der entsprechenden Elektroden erhalten werden können.Swapped nian in Fig. 4 - or 5, as shown in Fig 6, the Passage directions of two rectifier sections, one arrives at the known one Graetz circuit, a particularly suitable one for full-wave demodulation of signals Bridge circuit, which has thereby also become applicable in the high-frequency area, What was said above about junction rectifiers also applied to them. Corresponding applies to the demodulation bridge circuits containing only two valves, the well-known Doppelweg and Greinacher circuit, which like the corresponding Arrangements for modulation either built up from individual lines as shown in Fig. I and a or from fig. q. to 6 obtained by omitting the corresponding electrodes can be.

Claims

PATENT CLAIMS: i. High-frequency diode arrangement, in particular for use in rectifier push-pull and bridge circuits, characterized in that both the anode and the cathode are arranged with symmetrical capacitance to form one or more heating resistors. a. Multiple diode arrangement according to Claim t, characterized in that double electrodes, each belonging to two different individual rectifier sections, are arranged capacitance-symmetrically opposite one another and opposite the heater. 3. Multiple diode arrangement according to claim?, Characterized in that two anodes and two cathodes or also one anode and one cathode are combined to form a double electrode. -. Diode arrangement according to Claim i, characterized in that a heating winding is laid around the electrode system consisting of cathode and anode . 5. mode arrangement according to claim t, characterized in that <let the heating resistors consist of bilateral coils. 6. Diode arrangement according to claim i, characterized in that the heating wires are electrostatically shielded from the diode sections by a metal layer. 7. Diode arrangement according to claim 6, characterized in that (let the shielding have a negative direct potential with respect to the working electrodes involved in the discharge. G. 1) iodenanordtinahm according to claim i or the following, characterized in that amplifier systems belonging to the overall circuit and other switching elements with the Diode lines are combined in the same Vakttutngefiiiii.