DE706660C - Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen durch Frequenzvervielfachung mit Elektronenvervielfachung - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen durch Frequenzvervielfachung mit Elektronenvervielfachung

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Publication number
DE706660C
DE706660C DET49124D DET0049124D DE706660C DE 706660 C DE706660 C DE 706660C DE T49124 D DET49124 D DE T49124D DE T0049124 D DET0049124 D DE T0049124D DE 706660 C DE706660 C DE 706660C
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DE
Germany
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frequency
multiplication
grid
voltage
anode
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Expired
Application number
DET49124D
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English (en)
Inventor
Dr Wilhelm Engbert
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Telefunken AG
Original Assignee
Telefunken AG
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Publication date
Application filed by Telefunken AG filed Critical Telefunken AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE706660C publication Critical patent/DE706660C/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
    • H03B19/06Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes
    • H03B19/08Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes by means of a discharge device
    • H03B19/10Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes by means of a discharge device using multiplication only

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen durch Frequenzvervielfachung mit Elektronenvervielfachung Es ist eine Einrichtung zur Frequenzvervielfachung vorgeschlagen worden, in der aus einem periodisch wiederkehrenden Impuls zwei oder mehr gegeneinander zeitlich verschobene Impulse abgeleitet, durch Elektronenvervielfachung verstärkt und einem gemeinsamen Ausgangskreis zugeführt weiden. Die Erfindung betrifft eine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens besonders geeignete und dabei einfache Einrichtung.
  • Erfindungsgemäß verwendet man zur Frequenzvervielfachung eine Entladungsröhre mit einer Kathode als Primärellektronenquell@e, einem Steuergitter, dem die Impulse der Grundfrequenz zugeführt werden, einem oder mehreren hintereinanderliegenden sekundäremissionsfähigen Gittern und einer Anode, von der die Schwingungen höherer Frequenz abgenommen werden, und wählt die Elektrodenäbstände und Elektrodenspannun:gen derart, daß die durch Elektronenvervielfachung erzeugten Elektronen in einem definierten zeitlichen Abstand nach den Primärelektronen auf die Anode auftreffen.
  • Die Abb. z zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Ein entlüfteter Kolben V enthält eine Glühkathode I<, ein Steuergitter S und dahinter fünf Gitterelektroden Cri bis C'r5 sowie die AnodeA. Die Kathode kann eine Glühkathode oder eine lichtelektrische Kathode sein; zweckmäßig wählt man im ersten Falle eine Äquipotentialkathode, damit längs der ganzen Kathodenoberfläche dieselbe Beschleunigungsspannung wirksam ist. Dem Steuergitter S werden an den Klemmen t und z Spannungsimpulse von der zu vervielfachenden Grundfrequenz über einen Transformator I aufgedrückt. Wenn als Steuerspannung keine Impulse zur Verfügung stehen. sondern eine ungefähr sinusförniige Schwingung, kann man aus dieser diskrete Impulse leicht dadurch ableiten, daß man dem Steuergitter S eine so große negative Vorspannung erteilt, daß nur positive Spannungsspitzen der Steuerspannung einen Primärstrom fließen lassen. Bezüglich der Impulsdauer 1-r.«-. der Länge derjenigen Zeitabschnitte, in denen die Röhre ausgesteuert ist, ist zu bemerken, daß diese Zeit bei ir-faclier Frequenzvervielfachung gleich oder kleiner als der it-te Teil einer vollen Periode der Grundfrequenz sein muß.
  • Die Vervielfachungsgitter G, bis G5 erhalten positive Spannungen, z. B. von einem abgriff der Anodenspannungsquelle E_4. und zwar in der Weise, daß die Spannung eines Gitters um so höher ist, je größer seine von der Kathode aus gerechnete Ordnungszahl ist. Beispielsweise gibt man dem ersten Vervielfachungsgitter G1 eine Spannung von i oo Volt, dein zweiten Gitter G= von Zoo Volt usw. Außerdem fertigt man die Vervielfachungsgitter aus einem Werkstoff an oder bedeckt sie mit einer Schicht eines Stoffes, der einen hohen Sekundäreanissionskoeffizienten (größer als i) aufweist. Derartige Stoffe sind in genügender Auswahl bereits bekannt, z. B. Alkali- oder Erdalkalimetall, Aluminium. Durch die an ein Vervielfachungsgitter gelangenden Primärelektroneninipuls:e werden an dem betreffenden Gitter Sekundärelektronen ausgelöst, di° ebenso wie die übrigen nicht an der Auslösung von Sekundärelektronen beteiligten Primärelektronen zur Anode bzw. zu den nachfolgenden Vervielfachungsgittern eilen, aber dort erst später als die entsprechenden Primärelektronen ankommen. Dies hängt damit zusammen, daß die Sekundärelektronen mit einer geringen Geschwindigkeit von wenigen Volt aus der Oberfläche der Vervielfacherelektrode austreten, während die Primärelektronen an dieser Stelle bereits eine höhere Geschwindigkeit, die dem durchlaufenden Spannungsgefälle entspricht, besitzen. Im Beispielsfalle treffen also auf der Anode nacheinander ein: die Primärelektronen, die aus der von der Heizbatterie EH gespeisten Kathode I( kommen und von dem durch die Spannungsquelle E, vorgespannten Steuergitter S und den weiteren Gittern durchgelassen worden sind, die am ersten Vervielfachungsgitter G1 erzeugten Sekundärelektronen, die am zweiten Vervielfachungsgitter G2 erzeugten Sekundärelektronen usw. Die Elektronenlaufzeit hängt sowohl von den Abständen als auch von den Spannungsunterschieden zwischen den einzelnen Elektroden ab. Wählt man z. B. die Abstände zwischen den Vervielfacherelektroden zu 4 mm und die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gittern liegende Spannung zu ioo Volt und führt man dem Steuergitter S periodische Impulse zu, .deren Frequenz einer Wellenlänge von 2,4 m entspricht, so wird an der Anode eine Folge von Sekundärelektronenimpulsen eintreffen, die einer Wellenlänge von 40 cm entspricht. Die Anzahl der von einem Primärelektronenimpuls erzeugten Sekundärelektronenimpulse hängt von der Anzahl der Gitter ab. Mit in Vervielfachungsgittern läßt sich erreichen, daß im Anodenkreis (m + i) Impulse je Priinärspannungsimpuls entstehen. Umgekehrt sind bei einer Frequenzvervielfachung auf das q-fache (g - i) Vervielfachungsgitter notwendig, um die Periodendauer der Grundfrequenz gleichmäßig mit Impulsen der vervielfachten Frequenz auszufüllen. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Elektronenlaufzeit zwischen den einzelnen Gittern den Elektrodenabständen direkt proportional ist. Man könnte also durch Verringerung der Gitterabstände von 4 auf 2 bzw. i mm bei gleichen Spannungsunterschieden zwischen aufeinaaiderfolgenden Vervielfachungsgittern auf Wellen von 20 oder i o cm und darunter kommen. Der Spannungsunterschied geht mit der Wurzel in die Laufzeit ein, so daß man z. B., gleiche Elektrodenabstände vorausgesetzt, durch eine Spannungserhöhung auf das Vierfache eine Verkürzung der Wellenlänge auf die Hälfte erreichen kann.
  • Es ist nicht notwendig, die Vervielfachergitter aus dem Röhrenkolben herauszuführen, sondern man kann in diesem einen Spannungsteiler W (Abb. i) einbauen. Im allgemeinen wird man den Widerstand zweckmäßig für alle in der Röhre auftretenden Frequenzen kurzschließen; bei sehr kurzen Wellen erübrigt sich die kapazitive Überbrückung des Spannungsteilerwiderstandes mit Rücksicht auf die vorhandene Eigenkapazität. Durch den Einbau des Spannungstei1erwiderstandes in die Röhre erspart man, wie die Abb. i erkennen läßt, Zuführungen für die Vervielfachergitter.
  • Auf dem beschriebenen Weg gelingt es, sehr kurze Wellen, die an den Klemmen 3 und 4 abgenommen werden können, mit guter Frequenzkonstanz zu erzeugen, da man die niedrigere Grundfrequenz mit bekannten Mitteln, z. B. durch Schwingkristalle oder dämpfungsarme Hohlraumresonatoren, leicht stabilisieren kann.
  • In Abb.2 ist versucht worden, die Wirkungsweise der Erfindung durch ein Weg-Zeit-Diagrarnm zu veranschaulichen. Auf der Abszissenachse ist die Zeit aufgetragen und in der Ordinatenrichtung der von den Elektronen durchlaufene Weg. Außerdem wurde die Lage der einzelnen Vervielfachergitter 0l bis G5 und der Anode A angedeutet und der zugehörige Spannungswert vermerkt. Für den von der Kathode herkommenden Primärelektronenstrom gilt die Kurve p, aus der man ablesen kann, daß die durch einen Steuerimpuls ausgelösten Primärelektronen eine gewisse Zeit brauchen, um zur AnodeA zu gelangen.
  • Beim Auftreffen auf die erste Vervielfacherelektrode 0, werden Sekundärelektronen erzeugt, für welche die Kurve s, gilt. Beim Auftreffen auf die zweite Vervielfacherelektrode G2 erzeugt der Primärstrom Sekundärelektronen, für welche die Kurve s2 maßgebend ist. Eine Weile später kommen die der Kurve s, entsprechenden Sekundärelektronen in den Bereich des zweiten Vervielfachergitters G. und laufen teils weiter, teils erzeugen sie selbst nochmals Sekundärelektronen, für welche die Kurve si gilt. Die einzelnen Kurven sind formgleich und lediglich parallel zueinander verschoben. Man kann nun leicht verfolgen, wie die Elektronenlawine weiterrollt und sich vergrößert. Am Gitter 0l ist nur ein einziger Stromimpuls vorhanden, am nächsten Vervielfachergitter G2 aber schon zwei usw. Da einzelne Stromimpulse verschiedenen Ursprungs ungefähr gleichzeitig auf eine Vervielfacherelektrode auftreffen, z. B. treffen sich die Kurven s" und s2 ungefähr am gleichen Punkt des Gitters G3,ergibt sich der Zustand, daß statt des einen Primärimpulses an der zweiten Vervielfacherelektrode zwei, an der dritten Vervielfacherelektrode drei Impulse vorhanden sind und schließlich an der Anode, der sechsten Elektrode, sechs Impulse. Man sieht auch, daß man z. B. den Ausgangskreis schon an die Elektrode Gg anschließen könnte. Dann würde zwischen dem letzten durch Vervielfachung entstandenen Teilimpuls und dem ersten darauffolgenden Primärelektronenimpuls ein Zeitabstand von i/3 Periodendauer der Grundfrequenz bestehen; trotzdem aber ist in dem zu dieser Elektrode fließenden Stroim°bereits die sechsfache Grundfrequenz enthalten.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen durch Frequenzvervi,elfachung mit Elektronenvervielfachung, gekennzeichnet durch eine Entladungsröhre mit einer Kathode als Primärelektronenquelle, einem Steuergitter, dem die Impulse von der zu vervielfachenden Frequenz zugeführt werden, einer Anode, von der die vervielfachte Frequenz abgenommen wird, und einem oder mehreren sekundäremissionsfähigen Gittern zwischen Steuerelektrode und Anode, deren Potentiale und Abstände so gewählt sind, daß die durch Elektronenvervielfachung erzeugtem Elektronen in einem definierten Zeitabstand nach den Primärelektronen auf die Anode auftreffen. a. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Entladungsröhre ein Spannungsteilerwiderstand eingebaut ist, an den die sekundäremissionsfähigen Gitterelektroden angeschlossen sind. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter eine sinusförmige Steuerspannung der Grundfrequenz und eine -so große negative Vorspannung zugeführt wird, daß das Steuergitter nur während der positiven Spannungsspitzen Primärelektronen durchläßt. q.. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der dem Steuergitter zugeführten Impulse der Grundfrequenz höchstens gleich der Dauer .einer Grundfrequenzperiod@e, gebrochen durch den gewünschten Frequenzvervielfachungsfaktor, ist.
DET49124D 1937-09-02 1937-09-02 Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen durch Frequenzvervielfachung mit Elektronenvervielfachung Expired DE706660C (de)

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DE (1) DE706660C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE904296C (de) * 1943-09-10 1954-02-18 Siemens Ag Einrichtung zum Empfang ultrakurzer elektrischer Wellen
DE905291C (de) * 1943-09-15 1954-03-01 Siemens Ag Elektronenroehre zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE904296C (de) * 1943-09-10 1954-02-18 Siemens Ag Einrichtung zum Empfang ultrakurzer elektrischer Wellen
DE905291C (de) * 1943-09-15 1954-03-01 Siemens Ag Elektronenroehre zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen

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