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Anordnung zur Modulation von ultrakurzen Wellen Es ist bereits eine
Röhre bekannt, deren Nutzelektrode außerhalb eines in Bremsfeld-oder Magnetronschaltung
arbeitenden, mit einer öffnung zum Elektronendurchtritt versehenen Schwingungserzeugersystems
angeardnet ist und bei der die Nutzelektrodenspannung zwecks Nachrichtenübertragung
beeinflußt wird.
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Zweck dieser bekannten Anordnung ist die Leistungserhöhung bei kleinen.
Abmessungen des Schwingungserzeugersystems, die durch eine hohe positive Vorspannung
der Nutzelektrode erzielt wird. Da jedoch zwischen der Nutzelektrode und dem Schwingungserzeugersystem
keine weitere Elektrode angeordnet ist, wirkt die Modulation der Nutzelektrode auf
das Schwingungserzeugersystem zurück, so daß sowohl die Gefahr des Abreißens der
Schwingungen als auch. die Gefahr einer störenden Fnequenzmodulation auftritt. .
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, die Modulationsanoränung
durch eine besondere, an der Schwingungserzeugung nicht beteiligte, auf konstantem
positivem Potential liegende Elektrode von dem Schwingungserzeugersysbem vollkommen
zu entkoppeln. Erst hierdurch wird die bezweckte reine Amplitudenmodulation ohne
rückwirkende Beeinflussung .des Schwingungserzeugersystems gewährleistet.
Erfindungsgemäß
ist bei einer Röhre, deren Nutzelektrode außerhalb eines in Bremsfeld-oder Magnetronschaltung
arbeitenden, mit nur einer Öffnung zum Elektronendurchtritt versehenen Schwingungserzeugersystems
angeordnet ist und bei der die Modulation im Nuizelektrodensystem erfolgt, zwischen
Sch,'> gungserzeuger- und Modulationssystem eine an der Schwingungserzeugung nicht
'.)eteiligte, auf konstantem positivem Potential liegende, auf den durchtretenden
hochfrequenten Elektronenstrom gegebenenfalls bündelnd wirkende Elektroden angeordnet.
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Die Steuerung des aus .dem Erzeugersystem austretenden Elektrödenstromes
kann auf magnetischem oder elektrischem Wege vorgenommen werden. Wesentlich ist
nur, daß sich die Modulationsvorgänge nicht rückwärts bis in das Erzeugersystem
fortpflanzen können.
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Der Erfindungsgedanke ist mit dem Grundprinzip einer Raumladegitterröhre
vergleichbar, bei der die Kathode einen konstanten Elektronenstrom erzeugt, der
durch ein Raumladegitter hindurchtritt. Im vorliegenden Fall wird die Kathode durch
das Schwingungserzeugersystem gebildet, das einen ultrahochfrequent modulierten
Elektronenstrahl emittiert. Das Raumladegitter in der normalen Röhre erfüllt zwei
Funktionen: i. Es schirmt den außerhalb liegenden Raum, in dem sich das Steuergitter
(im vorliegenden Fall die Modulationseinrichtung ) befindet, gegen den Kathodenraum
(im vorliegend-en Fall Schwingungserzeugerraum) ab. Kapazitive Rückwirkungen sind
hierdurch ausgeschlossen.
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2. Die Stromüberschüsse, die bei der Modulation des Anodenstroms entstehen,
werden durch das Raumladegitter aufgenommen. Der von der Kathode (im vorliegenden
Fall Schwingwngserzeugersystem) ausgehende Elektronenstrom wird daher durch den
Modulationsvorgang nicht beeinträchtigt.
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Die Erfindung soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.
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Abb. i zeigt eine Röhre mit einer Kathode i, einer positiv vorgespannten
Beschleunigungselektrode 2 und einer Bremselektrode 3. Dieses System arbeitet als
Bremsfeldgenerator, dessen Frequenz durch die Laufzeit der Elektronen zwischen Kathode
und Bremselektrode sowie durch die Abstimmung des äußeren Schwingungskreises 7 bestimmt
ist. Außerhalb dieses .Bremsfeldsystems liegt das positiv vorgespannte Gitter .1,
das dem obengenannten Raumladegitter entspricht und so auszubilden ist, daß optimale
Entkopplung erzielt wird. Dieses Gitter trennt das aus den Elektroden i, 2, 3 bestehende
Ultrahochfrequ:enzsystem von dem Modulationssystem, das durch die Steuerelektrode
5 und die Auffangelektrode 6 gebildet wird. Durch die Bremselektrode 3 hindurch
tritt ein Bruchteil der im Raum zwischen den Elektroden i und 3 hin und her pendelnden
Elektronen hindurch, gelangt in den Raum zwischen Gitter q. und Anode 6 und urird
hier mittels des Steuergitters 5 niederfrequent moduliert. Eine Rückwirkung des
Modulationsvorganges auf den Schwingungserzeugervorgang ist demnach völlig ausgeschlossen.
Die Nutzenergie wird, wie dargestellt, z. B. über eine koaxiale Energieleitung von
der Anode 6 abgenommen und z. B. der Antenne zugeführt. Hierbei ist es vorteilhaft,
auch den Außenmantel der Leitung, z. B. wie dargestellt, zu einem Kreis zu schließen,
da sonst die Abschirmung unvollständig ist. Diejenigen Elektronen, die infolge der
Steuerwirkung des Gitters 5 nicht auf die Anode 6 gelangen können, werden von dem
positiven Gitter q. aufgenommen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Magnetrongenerator
zeigt Abb.2, wo mit i die Kathode des Generators, mit 2 und 2' die beiden Anodensegmente
und mit 7 der Schwingkreis zwischen diesen Segmenten bezeichnet ist. Die beiden
Segmente sind mit Öffnungen 3, 3' versehen, durch die hindurch ein Teil der ultrahochfrequent
schwingenden Elektronen nach außen und über das z. B. als Ringelektrode ausgebildete,
positiv vorgespannte Gitter 4. bzw. a' in den Modulationsraum gelangt. Die zu beiden
Seiten des Magnetronsystems angeordneten Modulationsgitter sind mit 5 und 5', die
beiden Anoden mit 6 und 6' bezeichnet. Wie ohne weiteres verständlich, arbeitet
die ganze Anordnung im Gegenkontakt, wobei die Gitter 5, 5' im Gleichtakt moduliert
werden. Um mehrere Nachrichten zu übertragen, können die beiden Gitter oder, falls
noch mehr als zwei Modulationssysteme vorgesehen sind, die einzelnen Gitter mit
verschiedenen Nachrichten moduliert werden. Statt dessen ist selbstverständlich
auch möglich, nur ein Anodensegment, z. B. das Segment 2, mit einer Öffnung zum
Austritt der Elektronen zu versehen und demgemäß auch nur je ein Beschleunigungsgitter,
Steuergitter und Anode zu verwenden. Beider Anordnung der Abb. 2 werden die gegenphasigen
Nutzspannungen über koaxiale Energieleitungen abgenommen und weitergeführt, wobei
wiederum, wie schematisch dargestellt ist, der Außenmantel hochfrequenzmäßig mit
den Beschleunigungselektroden ¢ verbunden ist.
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Statt besonderer Öffnungen in -den Außenelektroden des Schwingsystems
können selbstverständlich auch die zwischen den einzelnen Segmenten vorhandenen
Spalten ausgenutzt werden, durch die bekanntlich stets ein Elektronenstrom
austritt,
-der ultrahochfrequent moduliert ist - und daher für die Zwecke der Erfindung ausgenutzt
werden kann. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, das Modulationssystem nicht in
radialer Richtung zur Kathode und dem übrigen Schwingsystem anzuordnen, sondern
insbesondere bei Magnetronsystem:en in tangentialer Richtung. Eine solche Anordnung
ist in Abb.3dargestellt, wo mit i die Kathode, mit 2 und 2' die Anodensegmente und
mit 7 der Ultrahochfrequenzschwingungskreis bezeichnet ist. Das eine Anodensegment
2 ist mit einer tangential gerichteten öffnung 3 versehen, durch die die Elektronen
in den Außenraum gelangen; die übrige in Abb.3 dargestellte Anordnung wird weiter
unten beschrieben.
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Um den Vorgang der Schwingungserzeugung möglichst wenig zu beeinflussen,
ist selbstverständlich die für den Austritt der Elektronen dienende öftnung so klein
wie möglich zu halten. Daher ist auch stets. der zum Modulationssystem gelangende
Elektronenstrom sehr klein, was einer kleinen Nutzleistung entspricht. Dieser Nachteil
ist an sich nicht erheblich, da ja stets, z. B. auch bei der Quarzsteuerung normaler
Hochfrequenzsender, von dem eigentlich frequenzbestimmend,en System nur eine kleine
Leistung abgegeben wird, bei der lediglich diie Frequenzkonstanzeine Rolle spielt.
Es ist jedoch der weiteren Erfindung gemäß- auch möglich, diesen kleinen, aus dem
Erzeugungssystem austretenden Strom innerhalb der Röhre zu verstärken, so daß vor
oder hinter dem Modu.-lationsvorgangeine wesentliche Leistungvergrößelungerzielt
werden kann. Eine solche Anordnung zeigt die Abb.3, bei der die aus dem Schwingsystem
i, 2 austretenden Elektronen zunächst die Elektrode 4 durchlaufen, die gleichzeitig
mit ihrer Wirkung als Raumladegitter eine elektronenoptisch bündelnde Wirkung ausüben
kann und in ein nach dem Prinzip der Sekundäremissionsvervielfachung arbeitendes
System, bestehend aus den Elektroden 8, 8', reintreten. Welche Art von Sekimdäremissionsvervielfachung
gewählt wird, ist gleichgültig. Aus diesem Verstärkersystem tritt der Elektronenstrahl
in das Modulationssystem, bestehend aus ;dem Steuergitter 5 und der Anode 6, ein.
Statt einer Verstärkung zwischen Schwingsystem und Modulationssystem kann auch eine
Verstärkung zwischen Modulationssystem und Nutzkreis oder beides gleichzeitig vorgenommen
werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann von beliebig geformten, ultrahochfrequent schwingenden
Röhrensystemen sowie von beliebigen zusätzlichen elektronenoptischen Elektronensystemen
Gebrauch machen. Weiterhin ist die Erfindung auch nicht auf Modulation beschränkt,
sondern kann mit gleichen Vorteilen z. B. für Regelzwecke Verwendung finden.