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Anordnung zum Modulieren und Demodulieren von ultrakurzen Wellen Es
ist bekannt, zum Senden und Empfangen von ultrakurzen Wellen Dreielektrodenröhren
in der Bremsfeldschaltung zu verwenden. Die Erzeugung ultrahochfrequenter Schwingungen
einer vorgegebenen Wellenlänge bereitet an sich nur wenig oder überhaupt keine Schwierigkeiten,
weil durch geeignete Wahl der Röhrenabmessungen, der Betriebsdaten und der Größe
angekoppelter Resonanzelemente (Lecherleitungen) optimale Bedingungen für die Schwingungsanfachung
erlangt werden. Jedoch treten bei der Modulation ultrahochfrequenter Schwingungen
große Schwierigkeiten auf, welche vornehmlich darin liegen, daß bei Amplitudenmodulation
der ultrahochfrequenten Schwingungen eine unerwünschte, sehr störende Frequenzmodulation
auftritt, welche das Aussenden einer konstant ultrahochfrequenten Trägerschwingung
unmöglich macht.
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Zum Empfangen ultrakurzer Wellen haben sich insbesondere zwei Schaltungen
als vorteilhaft erwiesen, nämlich die sogenannte Audionschaltung, bei der die Bremselektrode
ein schwach positives bzw. schwach negatives Potential gegenüber der Kathode erhält.
Bei Auftreffen der Senderwelle treten im Rhythmus der Modulation Potentialschwankungen
an der Gitter-bzw. Bremselektrode auf, die einen im Rhythmus der Modulation schwankenden
Bremselektrodenstrom hervorrufen. Es ist auch ein Empfang mit solchen Betriebsdaten
der Ultrahochfrequenzröhre möglich, bei welchem diese in unmittelbarer Nähe des
Schwingungseinsatzes arbeiten. Trifft dann auf den abgestimmten Schwingungskreis
eine ultrahochfrequente Schwingung der gleichen Wellenlänge, so wird sie von diesem
verstärkt sekundär wieder ausgestrahlt und kann durch eine beliebige Gleichrichteranordnung
gleichgerichtet und einem Niederfrequenzverstärker zugeführt werden. Es hat sich
dabei gezeigt, - daß eine derartige Verstärkungsart (Schwingempfang) um so besser
wirkt, je kürzer die optimale Laufzeit der Elektronen in dem Raum Gitterelektrode-Bremselektrode
ist. Die Bremselektrode ist für diesen Fall stark negativ vorgespannt, so daß eine
solche Röhre keinen Bremselektrodenstrom und damit auch keine Audionwirkung zeigt.
Bei den beiden beschriebenen Empfangsverfahren sind also zur Erzielung von Ultrahochfrequenzverstärkung
und -gleichrichtung jeweils zwei Röhren notwendig, wobei, abgesehen von dem erhöhten
Raumbedarf und Materialaufwand, die gegenseitige Kopplung der beiden Röhren erhebliche
Schwierigkeiten bereitet.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die genannten, bei Verwendung
von Dreielektrodenröhren in Anordnungen zum Senden oder Empfangen ultrakurzer Wellen
auftretenden Schwierigkeiten zu beseitigen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum Modulieren und Demodulieren
von ultrakurzen Wellen mit Vierelektrodenröhren in Bremsfeldschaltung,'beiwelchen
zwischen Gitterelektrode
und Bremselektrode ein für die Ultrahochfrequenz
aperiodisches, als Modulations-oder Demodulationselektrode dienendes Elektronenfanggitter
angeordnet ist.
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Es ist an sich bekannt, in Sende- bzw. Empfangsschaltungen, vorzugsweise
Schwingaudionschaltungen für ultrahochfrequente Schwingungen, Vierelektrodenröhren
in der Bremsfeldschaltung zu verwenden, und zwar vorzugsweise Raumladegitterröhren
ihres zylindrischsymmetrischen Aufbaues und ihres kleinen Kathoden - Raumladegitter
- Abstandes wegen. Die Betriebsweise der Vierelektrodenröhre wird jedoch bei den
bekannten Schaltungen auf die einer Dreielektrödenröhre zurückgeführt. Das Raumladegitter
bildet die Gitterelektrode, das mit der Anode zusammengeschaltete Steuergitter mit
der Anode zusammen die Bremselektrode des Bremsfeldsystems. Steuergitter und Anode
erhalten derart bemessene Vorspannungen, daß die auf sie stattfindende Stromverteilung
den für den jeweiligen Betriebsfall günstigsten Wert annimmt. Damit ist aber das
Gitter der bekannten Anordnung, welches einen Teil der Bremselektrode bildet, an
der Schwingungsanfachung unmittelbar beteiligt und mit für die Ultrahochfrequenz
aperiodischen, eine Schwingungsanfachung nicht bewirkenden Elektronenfanggittern
nach der Erfindung nicht vergleichbar.
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Da das Elektronenfanggitter in bezug auf die Ultrahochfrequenz aperiodisch
ausgebildet ist, wird die Anregung ultrahochfrequenter Schwingungen durch dessen
Vorhandensein in dem Anfachraum nicht im geringsten gestört. Diese vorteilhafte
Eigenschaft des Elektronenfanggitters kann zweckmäßig noch dadurch unterstützt werden,
daß es sehr feindrähtig ausgeführt ist und eine kleinere Länge erhält als die Gitterelektrode
bzw. die Bremselektrode, so daß es nur in einem kleinen Teil des Raumes zwischen
den letztgenannten Elektroden angeordnet ist.
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Im Fall des Sendens erfolgt eine Modulation der ultrahochfrequenten
Trägerschwingung über das Elektronenfanggitter. Gibt man auf dieses eine Modulationsspannung,
so bewirken schon kleine Werte derselben eine starke Beeinflussung der Schwingungsintensität,
so daß die ultrahochfrequente Trägerschwingung im Rhythmus der Modulationsspannung
amplitudenmoduliert wird. Da das Elektronenfanggitter an der Schwingungsanfachung
nicht beteiligt ist, erfolgt bei einer derartigen Modulation keine unmittelbare
Änderung der ultrahochfrequenten Trägerfrequenz, wie es bei Dreielektredenröhren
der Fall ist. Die noch in Abhängigkeit von der Modulationsspannung auftretende mittelbare
Frequenzänderung infolge der Verstimmung der angefachten ultrakurzen Schwingungen
gegenüber dem abgestimmten Schwingungskreis kann durch Verwendung eines dämpfungsarmen
Kreises # leicht innerhalb einer zulässigen Toleranz gehalten werden. Die Amplitudenmodulation
über das erfindungsgemäße Elektronenfanggitter ist demnach praktisch frequenzkonstant
und erfordert zur vollen Modulierung der Schwingung nur sehr kleine Modulationsamplituden.
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Wird die Vierelektrodenröhre mit Elektronenfanggitter in Empfangsanordnungen
verwendet, so arbeitet sie als Schwingempfänger, welcher die an den abgestimmten
Empfangskreis gelangende Ultrahochfrequenz verstärkt. Die Betriebsdaten der Röhre
werden dabei selbstverständlich so gewählt, daß die Ultrahochfrequenzverstärkung
optimal erfolgt. Mittels des Fanggitters kann ein Teil der schwingenden Elektronen
abgefangen werden, so daß ähnlich wie beim Bremsaudion eine Gleichrichterwirkung
erzielt wird. Die Vierelektrodenröhre nach der Erfindung ermöglicht also gleichzeitig
Verstärkung und Demodulation einer modulierten ultrahochfrequenten Schwingung. Auch
in diesem Fall wird die Anregung einer Schwingung, welche der verstärkt empfangenen
Schwingung entspricht, nicht durch das Vorhandensein des aperiodischen Elektronenfanggitters
Best irt.
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Die auf dem Fanggitter auftretende gleichgerichtete Ultrahochfrequenz,
die sowohl hochals auch niederfrequent moduliert sein kann, wird einem Hoch- bzw.
Niederfrequenzverstärker zugeführt. Die Ankopplung an dem Verstärkereingang kann
sowohl über frequenzunabhängige, als auch über frequenzabhängige Systeme erfolgen.
Bei frequenzunabhängiger Ankopplung des Verstärkereinganges ist das Elektronenfanggitter
durch einen passend gewählten Widerstand mit der Kathode verbunden, dessen Enden
zu dem Verstärkereingang führen. Im Falle der frequenzabhängigen Übertragung sind
an Stelle des rein Ohmschen Widerstandes komplexe Wechselwiderstände angeordnet,
die beispielsweise aus Hoch- bzw. Niederfrequenztransformatoren bestehen können
und zweckmäßig auf die zu übertragende Frequenz auf Resonanz abgestimmt sind.
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Ausführungsbeispiele sind in den Abb. i und 2 dargestellt.
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In der Abb. i ist mit i schematisch die Ultrakurzwellenröhre dargestellt.
Mit 2 ist die Kathode, mit 3 die positiv geladene Gitterelektrode und mit q. die
negativ geladene Bremselektrode bezeichnet. Gitterelektrode 3 und Bremselektrode
q. bilden mit den Zuleitungen ö und 6 und dem Kurzschlußkondensator 7 das Schwinggebilde.
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Das zwischen Gitterelektrode und Bremselektrode angeordnete Fanggitter
8 ist über das Potentiometer 9 mit der Kathode verbunden. Die richtige Vorspannung
kann dem Fanggitter auch durch einen in den Kreis geschalteten zweckmäßig dimensionierten
Widerstand erteilt
werden. Bei Empfang werden die zwischen Kathode
und Fanggitter entstehenden niederfrequenten Wechselspannungen dem Eingang eines
Niederfrequenzverstärkers zur weiteren Verstärkung zugeführt.
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In Abb. 2 ist -ein Ausführungsbeispiel mit einem Gitterspiralenkreis
als ultrahochfrequentes Schwinggebilde bei möglichst kapazitätsfreier Ausführung
der Zuleitungen zu den Elektroden dargestellt. Die Zuleitung ii führt zu dem geschlossenen
Gitterspiralenkreis, die Zuleitung i2 zu der Bremselektrode. Mit 14 sind die Zuleitungen
zur Kathode, mit 14 die Zuleitungen zu dem Elektronenfanggitter bezeichnet.