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Sender für kurze, insbesondere ultrakurze Wellen großer Leistung Die
Erfindung betrifft einen Sender für kurze und insbesondere ultrakurze Wellen, der
aus einer fremdgesteuerten, neutralisierten Hochfrequenzstufe besteht. Beim Bau
von derartigen Sendern besteht die Schwierigkeit, daß die mit zunehmender Leistung
steigenden Abmessungen der Senderröhren die Kapazitäten vergrößern. Bevor die Erfindung,
die sich mit der Verringerung dieser Kapazitäten befaßt, näher erklärt wird, sollen
im folgenden zunächst die bestehenden Schwierigkeiten erläutert werden.
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Wenn die Kapazitäten groß sind, müssen die Induktivitäten der Schwingungskreise
entsprechend klein gewählt werden, wenn man auf eine genügend kurze Welle herunterkommen
will. Hierdurch entstehen verschiedene Nachteile, die sich daraus ergeben, daß bei
zunehmender Kapazität die Blindleistung ansteigt. Die stärkeren Blindströme haben
größere Verluste zur Folge, da der Sender aus konstruktiven Gründen nicht an allen
Stellen für eine verlustfreie Weiterleitung der stärkeren Ströme bemessen werden
kann. Damit sinkt natürlich der Wirkungsgrad, so daß der Sender zur Erzielung der
vorgeschriebenen Leistung entsprechend groß gebaut werden muß, was aber wieder die
Schwierigkeiten erhöht. Die hohe Blindleistung ist bei Sendern mit großen Modulationsbandbreiten
(Fernsehsendern) ferner deshalb störend, weil die Dämpfung zu klein wird und deshalb
nicht die ganze 'Bandbreite übertragen werden kann. Die Ursache liegt darin, daß
die Dämpfung gleich Wirkwiderstand durch Blindwiderstand ist (wobei unter Wirkwiderstand
die gesamte als Reihenwiderstand im Schwingungskreis' liegend gedachte Ohmsche Belastung
verstanden ist). Durch Multiplikation der beiden Widerstände mit dem Quadrat des
Schwingkreisstromes erhält man:
Eine Leistungserhöhung durch Steigerung der Anodengleichspannung hat eine Grenze,
da die Dämpfung zu stark abnimmt und deshalb eine genügende Bandbreite nicht zu
erzielen ist. Die Ursache liegt darin, daß man bei erhöhter Anodengleichspannung'
zur Erzielung einer großen Anodenwechselspannung bei gleichem Strom den Außenwiderstand
vergrößern, also die Belastung loser anlcoppeln muß. Die Nutzleistung nimmt dann
proportional mit der Anodengleichspannung zu. Da aber an den Blindwiderständen nichts
geändert wird, nimmt bei zunehmender
Anodenspannung die Blindleistung
quadratisch zu. Aus der obengenannten Gleichung erkennt man, daß die Dämpfung darin
linear abnimmt, was aber nicht zulässig ist, wenn eine große Bandbreite übertragen
werden soll.
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Die einzige Möglichkeit; die Blindleistung bei gegebener Spannung
herabzusetzen, besteht in der Verkleinerung der Der Erreichung dieses Zieles ist,
wenigstens was die inneren Röhrenkapazitäten betrifft, durch die natürlichen Abmessu;nggn
der Röhre, die ein gewisses Maß nicht mehr unterschreiten können, eine Gren7e gesetzt.
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Es ist bekannt, bei selbsterregten Gegentaktsendern die Anoden der
beiden Röhren direkt miteinander zu verbinden und eine sehr enge Kopplung zwischen
der Gitterverbindungsleitung und der Kathodenverbindungsleitung vorzunehmen. Diese
Kopplung darf aber selbstverständlich nicht zu eng sein, da sonst keine Rückkopplungsspannung
zwischen Gitter und Kathode auftreten würde.
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Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um eine fremdgesteuerte
Stufe, bei der die Röhre durch eine Röhrennachbildung neutralisiert ist, was bei
selbsterregten Stufen nicht in Betracht kommt.
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Nach der Erfindung wird ein fremdgesteuerter, neutralisierter Sender
für kurze, insbesondere ultrakurze Wellen großer Leistung in der Weise aufgebaut,
daß die Anode der Röhre und die Anode der zur Neutralisation dienenden Röhrennachbildung
direkt oder über eine Kapazität miteinander verbunden sind und daß die zwischen
Röhre und Nachbildung liegende Kathodenverbindungsleitung im wesentlichen von der
Gitterverbindungsleitung umschlossen wird, deren .Symmetriepunkt vorzugsweise gleichzeitig
als Zuführungspunkt der Steuer- und Heizströme dient.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist zunächst in Abb. ia und
ib die übliche Schaltung und Bauart eines Ultrakurzwellensenders gezeigt. In dem
Ersatzschaltbild der Abb. ia liegen auf der Seite der Röhre R und auch auf der Seite
der zur Neutralisation dienenden Röhrennachbildung 14T neben der Gitterzuführungsinduktivität
Lg die unvermeidlichen inneren Röhrenkapazitäten CAG, CAK und CGK, außerdem aber
noch die verteilten äußeren Kapazitäten Cz-l und Cv2, die namentlich bei Wasserkühlröhren
mit ihren räumlich ausgedehnten Anoden recht beträchtliche, in die Größenordnung
der inneren Kapazitäten kommende Werte annehmen können. Abb. i b zeigt schematisch
die äußere Anordnung einer Schaltung nach Abb. i a. Hier ist die Röhre dargestellt
mit dem Anodenzylinder A, der Gitterzuleitung G und der Kathodenzuleitung K, die
mit den entsprechenden Teilen der Nachbildung N verbunden sind. Die äußeren Kapazitäten
Cvl und Cv@ sind schematisch angedeutet. Um diese äußeren Kapazitäten auszuschalten,
hat man bereits versucht, Röhren mit Innenanode zu bauen, ist indessen bis heute
infolge bautechnischer Schwierigkeiten noch zu keinem praktischen Resultat gekommen.
Bei der Anwendung der Erfindung wird nun der gleiche Vorteil mit normal gebauten
Dreielektrodenröhren, also Röhren mit Innenkathode und Außenanode, dadurch erreicht,
daß schaltungsmäßig der Anodenmantel ganz oder teilweise auf Erdpotential gebracht
wird. Dies geschieht dadurch, daß im Gegensatz zu den üblichen Verfahren Röhre und
Neutralisationsnachbildung nicht mit ihrem kathodenseitigen Ende, sondern mit ihren
Anoden direkt oder über einen kleinen Blindwiderstand zusammengeschlossen «erden
(Abb. 2 a, 2 b und 3).
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Durch diese Maßnahme würde aber norinalerweise der ganze Gitterkreis
mit seiner meist nicht unbeträchtlich langen Energieleitung auf Hochfrequenzpotential
gegenüber Erde kommen, was sicherlich weit größere verteilte Kapazitäten bedingen
würde als die übliche Schaltung. Nach einem wichtigen Merkmal der Erfindung wird
deshalb Gitter-und Kathodenleitung konzentrisch mit innenliegender Kathodenleitung
ausgeführt, so daß die am Gitter der Röhre liegende Wechselspannung gegenüber Erde
in genau gleicher Größe auf die Kathode übertragen wird.
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Aus diesem Grunde können die Gitferwechselspannung und auch die Heizspannung
in dem dem Zusammenschlußpunkt der Anoden entsprechenden ÄquipotentWpunktP angelegt
werden.
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Die genau gleiche Spannungsübertragung kann nur dann vollständig erreicht
werden, wenn die Gitterleitung, in welcher der gesamte Schwingkreisstrom fließt,
die Kathodenleitung umschließt, da im umgekehrten Falle nicht alle magnetischen
Feldlinien der Gitterleitung die Kathodenleitung umfassen.
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Die Abstimmung auf eine gewünschte Wellenlänge wird durch Veränderung
der Länge der bügelartigen Leitung zwischen den Gittern der Röhre und der Nachbildung
erreicht. Diese Leitung kann unter Umständen zu einer Spule aufgewickelt sein. Zum
Zwecke der Welleneinstellung kann der Bügel zwischen den Gittern auch posaunenartig
ausziehbar sein.
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Ob die tatsächliche Erdung an den Anodenmänteln oder dem Mittelpunkt
P der in der Gitterleitung liegenden Kathodenleitung erfolgt, ist grundsätzlich
gleichgültig.
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Die Entnahme der Nutzenergie kann entweder rein transformatorisch
aus dem Feld der Gitterleitung oder nach Abb. 3 kapazitiv durch eine zwischen die
beiden Anoden geschaltete
Koppelkapazität erfolgen, die zweckmäßig
groß gegen die innere Röhrenkapazität ist. Da diese Koppelkapazität in Reihe mit
den Gitter-Anoden-Kapazitäten liegt, bringt sie noch den Vorteil mit sich, daß sie
die Schwingkreiskapazität verkleinert. Selbstverständlich kann, falls notwendig,
,der kapazitive Kopplungswiderstand durch zwei entsprechende Induktivitäten L kompensiert
werden.
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Um durch die kapazitive Ankopplung die Blindleistung nicht unnötig
zu steigern, wird zweckmäßig der Antennenwirkwiderstand derartig transformiert,
daß er' am Sender möglichst niederohmig erscheint, so daß nur eine geringe Koppelspannung
erforderlich wird. Man kann also eine große Kopplungskapazität wählen. Da man zur
Erzielung einer maximalen Ausgangsleistung einen bestimmten Anodenwechselstrom benötigt,
ist bei großer Kopplungskapazität wegen der Reihenschaltung die Blindleistung klein.
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Natürlich lassen sich in der geschilderten Weise auch Gegentaktanordnungen
aufbauen, indem zwei Röhren und zwei Nachbildungen vorgesehen werden.