DE701849C - Anordnung zur Anfachung (Erzeugung, Empfang, Verstaerkung) ultrakurzer Wellen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Anfachung (Erzeugung, Empfang, Verstärkung) ultrakurzer Wellen Bei der Erzeugung ultrakurzer Wellen liegenwesentliche Schwierigkeiten darin, den an den Elektroden wirksamen ultrahochfrequenten Wechselspannungenbzw.Ladungen eine solche Phasenbeziehung zu geben,daß derAnfachungsvorgang optimal begünstigt wird. Bezogen auf die Kathode, sollen bekanntlich die Phasen der Wechselspannungen von Gitter und Anode im wesentlichen in Opposition stehen.
• Man hat schon vorgeschlagen, die Laufzeiten der Elektronen so zu wählen, daß die richtigen Phasenbeziehungen gewissermaßen von selbst sich einstellen. Man ist dabei aber an bestimmte Spannungen und Wellenlängen ziemlich eng gebunden.
• Man hat auch schon vorgeschlagen, die Kathode durch große Kapazitätsflächen zu belasten, um dadurch die Innehaltung der gewünschten Phasenverhältnisse zu erleichtern.
• Ferner ist es bekannt, sogenannte Thompsonsche Schwingungskreise in Gestalt von Kreisen oder Rechtecken zu benutzen, welche an einer Stelle geöffnet sind und zu Gitter und Anode einer Röhre führen, während von der Kathode eine besondere Leitung zu einem mittleren Punkt des Kreisbogens bzw. Rechteckes führt.
• Bei den kreisförmigen Anordnungen läßt sich aber nicht vermeiden, daß die Kathodenzuführung verhältnismäßig lang ist und, da sie in der Nähe der ultrahochfrequenten Schwingungskreise verlaufen muß, unkontrollierbare Spannungen erhält. Die Rechteckformen haben den Nachteil, daß an den Ecken des: Rechtecks die Wellen reflektiert werden, so daß solche Systeme verhältnismäßig starke Dämpfungen aufweisen. Macht man die Rechtecke größer, so entstehen wiederum lange Kathodenleitungen.
• Die vorliegende Erfindung geht einen anderen, besonders für sehr kurze Wellen wirksamen Weg. Sie geht davon aus, daß bestimmte Phasenverhältnisse auf leitenden Teilen (Elektroden) sich dann besonders leicht einstellen und innehalten lassen, wenn diese Teile sich an entsprechenden Punkten eines einzigen einfachen Leiters befinden. Ein einfacher Leiter stellt, auch wenn er mehr oder weniger gekrümmt verläuft, ein ausgeprägtes Resonanzgebilde dar, das in einer Grund- oder Oberwelle leicht angeregt werden kann und bei dem sich im Fall der Abstimmung Punkte oppositioneller Phasenbeziehung an. stets wohl definierten Stellen befinden. Läßt man diese Punkte mit den Elektroden der Generator-bzw. Empfängerröhre zusammenfallen, z. B. bei einer Dreielektrodenröhre in gewöhnlicher (Platte als Anode geschaltet) oder Bremsfeldschaltung (Gitter als Anode geschaltet) so, daß die Kathode sich an einem Spannungsknoten, Gitter und Anode an zwei gegenphasigen Spannungsbäuchen sich befinden-, so sind ideale Vorbedingungen für die Selbsterregung gegeben.
• Erfindungsgemäß bilden die anfachenden Elektroden, also mindestens Kathode, Anode und Steuerelektrode, Teile eines einfachen, stach Art eines linearen Oszillators schwinguligsfähigen Leitersystems derart, daß die Anode (Bremselektrode) und das Steuergitter an zwei gegenphasigen Schwingungsbäuchen, die Kathode an einem Knoten im Zuge des schwingungsfähigen Leitersv stems liegen und scharfe Ecken bei der Leitungsführung vermieden sind.
• Einige Ausführungsformen sind in den Abbildungen dargestellt.
• - Abb. i zeigt einen geraden Leiter, der so erregt ist, daß sich auf ihm vier Spannungsknoten bilden. Da an den Eden eines offenen Leiters stets Spannungsbäuche vorhanden sein müssen, ergibt sich für die Länge dieses Leiters der Wert vier Abb.2 zeigt denselben Oszillator zusammengebogen und mit Zwischenstücken versehen, welche die Elektroden einer Generatorröhre darstellen. Die Anordnung wird sich in Schwingungen mit vier Knoten auf dein Leitersystem besonders leicht erregen, wobei diese vier Knoten an denselben Stellen liegen wie bei dein gleich langen Leiter nach Abb. i. Es braucht nicht näher ausgeführt zu werden, daß der Oszillator zwecks Abriegelung der Gleichspannungen, die an den Elektroden herrschen, in an sich allgemein bekannter Weise an geeigneten Knotenstellen durch Kondensatoren unterbrochen ist (v,-,l. z. B. Abb.2a). Der Übersicht halber sind diese Kondensatoren in den übrigen Abbildungen fortgelassen worden.
• Abb. 3 zeigt einen Oszillator, welcher drei Schwingungsknoten aufweist, Abb.4 einen mit zwei und Abb. # den Grenzfall mit nur einem Knoten. Es hat sich gezeigt, daß es in manchen Fällen vorteilhaft ist, wenn zwischen Gitter und Kathode eine etwas andere Wechselspannung wirksam ist als zwischen Anode und Kathode. Es hängt dies mit dein inneren Durchgriff bzw. der Verstärkungswirkung der Röhre zusammen. Beispielsweise hält man bei der gewöhnlichen Rückkopplungsschaltung (Plattenelektrode positiv, Gitter schwach negativ) die wirksame Gitterwechselspannung etwas kleiner als die wirksame Anodenwechselspannung. Bei Bremsfeldschaltungen liegen die Verhältnisse häufig umgekehrt. Die Erzielung der optimalen Wechselspannunbswerte Gitter-Kathode und Anode-Kathode kann entwede dadurch geschehen, daß man den an der Ka thode befindlichen Knoten z. B. ein klein wenn in der Richtung nach dem Gitter zu verschiebt Man kann aber auch statt dessen den Schwin gungsbauch des Gitters etwas verschieben und die Kathode genau am Knoten belassen In letzterem Fall ist natürlich der Spannungsunterschied zwischen Gitter und Anode nicht mehr der maximal mögliche, sondern etwa weniger. Der Richtungssinn für die Verlagerung des Schwingungsbauches gegenüber dem Gitter ist übrigens gleichgültig, da ja nach beiden Seiten hin eine Verringerung der ultrahochfrequenten Wechselspannungen eintritt. Da eine Anfachung nur stattfindet, wenn die natürlichen, auf dem Leitersystem sich einstellenden Spannungsverhältnisse an den Stellen der Elektroden innerhalb bestimmter Grenzwerte liegen, diese Spannungswerte sich längs des Leiters aber zwischen Spannungsbauch und Spannungsknoten ändern, sollen die aktiven Elektrodenteile, insbesondere die Kathode, in ihrer Länge so bemessen sein, daß auch wirklich alle von dem Elektroden in den Raum ausgehenden oder auf sie treffenden Elektronen an der Anfachung teilnehmen und nicht etwa ihr entgegenwirken.
• Die Erfindung läßt sich in zweckmäßiger Weise auch zur Zusammenfassung mehrerer Röhren zu gemeinsamer Wirkung benutzen. Beispiele hierfür zeigen die Abb. 6 und 7, die wohl ohne nähere Erläuterung verständlich sind. Es sind auch Kombinationen der in Abb. 6 und 7 dargestellten Anordnungen denkbar, ferner kann man einen völlig in sich geschlossenen Ringleiter anordnen.
• Da ferner, je kürzer die Wellen sind, ihre Erzeugung um so mehr durch die Strahlungsdämpfung verhindert wird, muß diese soweit als möglich unterbunden werden. Dies kann zunächst dadurch geschehen, daß man alle nicht an der Schwingungserregung teilnehinenden Leiterstücke möglichst auch innerhalb der Röhre abschirmt.
• Weiterhin kann man auch noch die schwingungsanfachenden Teile Kathode, Gitter, Anode in ihrer Gesamtheit bzw. alle Röhren mit einem Strahlungsschutz umgeben. Schließlich lassen sich auch noch durch die räumliche Anordnung der Röhren und Leiterteile zueinander die von ihnen etwa noch ausgehenden Stralilungsrestfelder unterdrücken. Auf diese Weise ist die Wellengrenze schließlich nur noch durch die Elektronenlaufzeiten in der Röhre gegeben. Um aber auch bei kürzesten Wellen noch Nutzstrahlung zu erhalten, koppelt man strahlende Teile in nicht zu weiter Entfernung von Knotenstellen galvanisch zier sonstwie lose an. Die von diesen Strahlern abgestrahlte Energie wird dann zwar gering sein, .dafür aber` keine Störung des Anfachungsvorgangs bewirken. -Die Abschirmung bietet, abgesehen von der Entdämpfung, weiterhin noch den großen Vorteil, daß die Richtwirkung der lose angekoppelten Strahler, die zu diesen Zwecken an mehreren geeigneten Stellen angeschlossen werden, wegen Wegfalls der Streustrahlung besonders scharf und infolge der geringen Rückwirkung auf das Sendergebildebesonders leicht einstellbar wird.
• Es ist noch zu erwähnen, daß' zur Erzielung vorgegebener Wellenlängen die Leiterstücke in ihrer Länge wie evtl. auch in ihrer räumlichen Anordnung verstellbar zu machen und daß den so geschaffenen Resonanzsystemen die Röhrenspannungen möglichst so anzupassen sind, daß die auf den Leitern sich ausbreitenden Ladungen und die im Innern der Röhre fließenden Elektronen sich in ihrer Wirkung unterstützen. Bis zum gewissen Grade können vorhandene ungünstige Phasenunterschiede der längs des Leiters fließenden - ein unbelasteter nichtstrahlender, abgestimmter Leiter hat bekanntlich nur Spannungen bzw. Ladungen, die sich um Null oder iSo° unterscheiden (vgl. Abb: i) - und der in der Röhre fließenden Ströme durch künstliche Belastungen bzw. Erzwingung von fortschreitenden Wellen ausgeglichen werden. Ferner wird man gemäß einem Merkmal der Erfindung im Leitersystem zur Erzielung eindeutiger Resonanzen und geringster Dämpfung scharfe Ecken vermeiden. -Wie in Abb. 6 dargestellt, werden die Heizstromzuleitungen zweckmäßig dicht nebeneinander bis nahe an die Knotenstelle des Leitersystems an der Kathode-und von da ab gegenläufig zu den Enden des Heizfadens geführt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Anordnung zur Anfachung (Erzeugung, Empfang, Verstärkung) ultrakurzer Wellen in Bremsfeld- oder normaler Rückkopplungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die anfachenden Elektroden, also mindestens Kathode, Anode und Steuerelektrode, Teile eines einfachen, nach Art eines linearen Oszillators schwingungsfähigen Leitersystems bilden, derart, daß die Anode (Bremselektrode) und das Steuergitteran zwei gegenphasigen Schwingungsbäuchen, die Kathode an einem Knoten im Zuge des schwingungsfähigen Leitersystems liegen und scharfe Ecken bei der Leitungsführung vermieden sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise weitere Knoten zwischen Kathode und Gitter, zwischen Gitter und Anode oder außerhalb der Anode auf dem Leiter sich befinden (Abb. 2 bis d.).
3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Röhren quer zu einem S-förmig gebogenen Leiter geschaltet sind (Abb. 6). q.. Anordnung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gemäß Anspruch i und 2 geschaltete Röhren hintereinandergeschaltet sind. 5. Anordnung nach den Ansprüchen i bis d., gekennzeichnet durch die kombinierte Zusammenfassung gemäß Anspruch 3 und 4 geschalteter Röhren. 6. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter zu einem oder mehreren geschlossenen Ringen zusammengeschaltet ist. 7. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Kathode befindliche Knoten gegen das Gitter hin etwas verschoben ist. B. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsbauch des Gitters etwas außerhalb des Gitters liegt. g. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Elektrodenteile genau so groß bemessen werden, daß alle von ihnen in den Raum austretenden oder auf sie auftreffenden Elektronen an der Anfachung teilnehmen, oder daß die Abmessungen unterhalb des Wertes liegen. io. Anordnung nach den Ansprüchen i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Strahlungsdämpfung alle nicht an der Anfachung teilnehmenden Leiterteile sowie die letzteren als Gesamtheit abgeschirmt sind. ii. Anordnung nach den Ansprüchen i bis io, gekennzeichnet durch derartige räumliche Anordnung der Röhren und Leiter, daß Strahlungsrestfelder möglichst unterdrückt sind. 12. Anordnung nach den Ansprüchen i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß Nutzstrahler in der Nähe von Schwingungsknoten angeordnet werden. 13. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 12, gekennzeichnet durch Ankopplung mehrerer Nutzstrahler zur Erzielung von Richtwirkungen. i4.. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 13, gekennzeichnet durch in ihrer Länge und räumlichen Anordnung verstellbare Leiterteile. 15. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 14, insbesondere bei Laufzeiten, die groß gegenüber der Schwingungsdauer sind, gekennzeichnet durch solche Wahl der Röhrenspannungen, daß die in den Leitern und die im Innern der Röhre fließenden Elektronen sich in ihrer Wirkung unterstützen. 16. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 15, gekennzeichnet durch Ausgleich ungünstiger Phasenverschiebung zwischen Röhren und Leiterströmen mittels künstlicher Belastungen bzw. Mittel zur Erzielung fortschreitender Wellen. 17. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Heizstromzuleitungen dicht nebeneinander bis nahe an die Knotenstelle des Leitersystems an der Kathode und von da ab gegenläufig zu den Enden des Heizfadens geführt werden (Abb.6).