DE713575C

DE713575C - Discharge tubes with at least three current-carrying electrodes located between a cathode and an outer electrode (anode)

Info

Publication number: DE713575C
Application number: DER94843D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1933-03-28
Filing date: 1934-03-01
Publication date: 1941-11-13

Description

Entladungsröhre mit wenigstens drei, zwischen einer Kathode und einer äußeren Elektrode (Anode) liegenden stromdurchlässigen Elektroden Die Erfindung betrifft eine Mehrelektrodenröhre, die insbesondere für den Überlagerungsempfang und dabei wieder für Schaltungen geeignet ist, wo die ankommenden Schwingungen mit den örtlich erzeugten Schwingungen ohne kapazitive, induktive: oder galvanische Kopplung zwischen dein Oszillatorkreis und dem Ausgangskreis :geinischt werden.Discharge tube with at least three, between a cathode and one outer electrode (anode) lying current-permeable electrodes The invention relates to a multi-electrode tube, which is particularly suitable for heterodyne reception and is again suitable for circuits where the incoming vibrations with the locally generated vibrations without capacitive, inductive: or galvanic Coupling between your oscillator circuit and the output circuit: get mixed up.

Die bisher üblichen Schaltungen benutzen eine' Mischröhre, in der die Signalfrequenz und die örtlich, entweder durch eine besöndere Röhre oder als Mischrohr selbst erzeugte prequenz beide demselben Gitter der Mischiöhre zugefügt werden. Diese Schaltungen werden durch die kapazitive oder induktive Kopplung zwischen dem Oszillator- und dem Mischkreis beeinflußt, und dies erfordert eine kritische Einstellung, da wegen dieser Kopplung Änderungen in dem Signaleingangskreis ' das Arbeiten des Oszillators und daher die örtfich erzeugte Frequenz beeinflussen.The circuits that have been used up to now use a mixing tube in which the signal frequency and the local one, either through a better tube or as Mixing tube self-generated presequence both added to the same grating of the mixing tube will. These circuits are created by the capacitive or inductive coupling between affects the oscillator and the mixer circuit, and this requires a critical one Setting, since changes in the signal input circuit due to this coupling Work of the oscillator and therefore affect the locally generated frequency.

Gegenstand der Eifindung ist eine Entladungsröhre mit wenigstens drei - zwischen einer Kathode und einer äußersten Elektrode (Anode) .liegenden stromdurchlässigen Elektroden, bei der erfindungsgemäß die von der Kathode aus. zweite stromdurchlässige, räumlich hinter der ersten liegende Elektrode nur zu geringer Stromaufnahme fähig ist, indem sie als steilgängig gewickeltes Gitter mit wenigen Windungen ausgebildet ist oder aus einem oder zwei Stäben besteht, und die beiderseits unmittelbar benachbarten Gitter elliptische Querschnitte haben.The object of the invention is a discharge tube with at least three - current-permeable lying between a cathode and an outermost electrode (anode) Electrodes, according to the invention, from the cathode. second current-permeable, spatially behind the first electrode, it is only capable of low power consumption is designed as a steeply wound grid with a few turns is or consists of one or two rods, and the immediately adjacent on both sides Grids have elliptical cross-sections.

Durch diese Ausbildung des Elektrodensvstemns wird erreicht, daß die zweite stromdurchlässige Elektrode den Entladungsstrom nur wenig beeinflußt und selbst dann, wenn sie ein positives Potential führt, nur zum geringen Teil auf sich zieht. Dies ist einerseits der kleinen Oberfläche dieser Elektrode zu verdanken und andererseits der elliptischen Ouerschnittsform der beiderseits benachbarten Gitter, die eine Bündelung des Entladungsstroms bewirbt.This design of the electrode system ensures that the second current-permeable electrode influences the discharge current only slightly and even if it has a positive potential, only a small part of it pulls. On the one hand, this is due to the small surface area of this electrode and on the other hand the elliptical cross-sectional shape of the neighboring ones on both sides Grid that promotes concentration of the discharge current.

Es sind bereits Mehrgitterröhren bekannt, deren Gitter ovale oder rechteckige Querschnitte besitzen und voll Haltestreben getragen werden, die in einer den größten Gitterdurchmesser enthaltenden Ebene angeordriet sind; unter diesen Gittern besaß jedoch keines eine ausgeprägt kleine Oberfläche. Es sind ferner Röhren vorbeschrieben, die innerhalb des ersten Gitters in einer Ebene mit den Glühdrähten liegende streifenförmige Elektroden enthalten; diese mußten jedoch infolge ihrer Nachbarschaft zur Kathode einen starken Einfluß auf den Entladungsvorgang ausüben bzw. viel Strom aufnehmen. Schließlich sind Mehrelektrodenröhren be- kannt, bei denen eine zwischen der Anode ui' 12 einem Steuergitter befindliche Hilfselektr aus einem einfachen Draht bestand; über diA Ouerschnittsform des Steuergitters und die Lage der Hilfselektrode zu den Gitterhaltestreben dieser Röhre sind jedoch keine Angaben vorhanden.There are already known multi-lattice tubes whose lattices have oval or rectangular cross-sections and are fully supported holding struts which are arranged in a plane containing the largest lattice diameter; however, none of these grids had a markedly small surface area. There are also tubes described above which contain strip-shaped electrodes lying in a plane with the filaments within the first grid; However, due to their proximity to the cathode, these had to exert a strong influence on the discharge process or absorb a lot of current. After all, multi-electrode tubes are in which one between the anode ui '12 auxiliary electr consisted of a simple wire; above slide The cross-sectional shape of the control grid and the position of the auxiliary electrode in relation to the grid holding struts of this tube are, however, not given.

Es ist ferner eine Mischröhre .mit wenigstens drei zwischen einer Kathode und einer Anode liegenden stromdurchlässigen Elektroden bekanntgeworden, bei welcher die beiden ersten stromdurchlässigen Elektroden auf einem gemeinsamen Zylindermantel liegen. Notwendigerweise ist bei dieser Gitterausführung die Steilheit der Röhre gering und die Stromaufnahme der zweiten Elektrode sehr groß.It is also a mixing tube .with at least three between one Cathode and current-permeable electrodes lying on an anode became known, in which the first two current-permeable electrodes on a common Cylinder jacket lie. In this grid design, the steepness is necessary of the tube and the current consumption of the second electrode is very high.

Auch sind Gitter bekanntgeworden, die aus mehreren koaxial zur Kathode angeordneten Metallbändchen bestehen, die an ihren Enden außerhalb der Entladungsbahn durch Ringe miteinander verbunden sind: diese bekannte Gitterausführung hat aber mit der Erfindung nichts zu tun.Grids have also become known which consist of several coaxial with the cathode arranged metal strips exist, which at their ends outside of the discharge path are connected by rings: this known grid design has but nothing to do with the invention.

Die Röhre gemäß der Erfindung ist in der Weise verwendbar, daß mit der Kathode und zwei Hilfselektroden ein Schwingungskreis verbunden und in der Röhre ein mit der gewünschten örtlichen Frequenz pulsierender Elektronenstrom erzeugt wird; dieser wird auf seinem Wege zur Anode durch die Signalwechselspannung moduliert, die einer der anderen Hilfselektroden, dem Signaleingangs@gitter, zugeführt wird. Der von der Kathode ausgehende Elektrodenstrom wird zuerst durch das Oszillatorgitter und dann durch das Signaleingangsgitter beeinflußt, so daß die Frequenz des zur Anode und in den Ausgangskreis fließenden Stromes die Resultierende der Mischung der örtlichen Frequenz und der Signalfrequenz ist und die gewünschte "Zwischenfrequenz darstellt.The tube according to the invention can be used in such a way that with the cathode and two auxiliary electrodes are connected to an oscillating circuit and placed in the tube an electron current pulsating with the desired local frequency is generated will; this is modulated on its way to the anode by the signal alternating voltage, which is fed to one of the other auxiliary electrodes, the signal input grid. The electrode current emanating from the cathode is first passed through the oscillator grid and then influenced by the signal input grid so that the frequency of the to The anode and the current flowing into the output circuit, the resultant of the mixture the local frequency and the signal frequency and the desired "intermediate frequency" represents.

Die vorhin erwähnte Entkopplung zwischen dein Oszillatorkreis und dem Eingangskreis wird bei einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß das Signaleingangsgitter von den Elektroden des Oszillatorkreises elektrostatisch abgeschirmt wird. Dies geschieht zweckmäßig dadurch, daß zwischen jenem Gitter und der danebenliegenden Oszillatoreingangselektrode ein gitterähnlicher Schirm angeordnet wird, der auf einem konstanten Gleichpotential gehalten wird (das gegenüber der Kathode des Oszillators den Wert Null haben kann), um ziz verhindern, daß Wechselspannungen an dem Signaleingan:gsgitter und den benachbarten Oszillatorelektroden Rückkopplungen zwischen dein Oszillatorkreis und dem Signaleinganskreis verursachen.The previously mentioned decoupling between your oscillator circuit and the input circuit is achieved in one embodiment of the invention, that the signal input grid from the electrodes of the oscillator circuit is electrostatic is shielded. This is expediently done by the fact that between that grid and A grid-like screen is arranged on the adjacent oscillator input electrode which is kept at a constant constant potential (the opposite of the The cathode of the oscillator can have the value zero) in order to prevent alternating voltages at the signal input: gsgitter and the neighboring oscillator electrodes feedback between your oscillator circuit and the signal input circuit.

Bei einer anderen Ausführungsform ist eine richtung vorgesehen, um zwischen dem gangsgitter und den Oszillatorelektroden e Raumladung zu schaffen, die mit der Frequenz des Oszillators pulsiert und eine virtuelle Kathode mit veränderlicher Emission darstellt. Die bevorzugte Bauart für diese Ausführungsform besteht in der Anordnung einer gitterartigen Hilfselektrode zwischen der Oszillatoreingangselektrode und dein Signaleingangsgitter, die auf einem solchem positiven Potential gehalten wird, daß sie die von der Kathode emittierten Elektronen anzieht, und die eine genügend große :Taschenweite besitzt, um einen großen Teil des Elektronenstromes hindurchzulassen. Wo die Elektroden in der üblichen Weise koaxial angeordnet sind, umgibt diese Hilfselektrode die Oszillatorelektroden nach Art eines an den Enden offenen Gitterkäfigs. Das Signaleingangsgitter, das diese Hilfselektrode umgibt, moduliert die Entladung so, als ob eine pulsierende Raumladung oder eine virtuelle Kathode zwischen dem Hilfsgitter und dein Signal.eingangs@gitter die einzige Kathode in der Röhre wäre. Ein Gitter zwischen der Anode und dem Eingangsgitter kann auf einem positiven Potential gehalten werden, das etwas unterhalb dem der Anode liegt, damit das Signaleingangsgitter von der Anode abgeschirmt wird, und kann erforderlichenfalls innerhalb der Röhre mit dem zwischen den Oszillatoreingangselektroden und dem Signaleingangskreis befindlichen Hilfsgitter verbunden werden.In another embodiment, a direction provided to between the grid and the oscillator electrodes e to create space charge that corresponds to the Frequency of the oscillator pulsates and represents a virtual cathode with variable emission. The preferred design for this embodiment consists in the arrangement of a grid-like auxiliary electrode between the oscillator input electrode and the signal input grid, which is held at such a positive potential that it attracts the electrons emitted by the cathode and which has a sufficiently large pocket width to be around one to let through a large part of the electron flow. Where the electrodes are arranged coaxially in the usual manner, this auxiliary electrode surrounds the oscillator electrodes in the manner of a lattice cage open at the ends. The signal input grid that surrounds this auxiliary electrode modulates the discharge as if a pulsating space charge or a virtual cathode between the auxiliary grid and your Signal.eingangs@gitter were the only cathode in the tube. A grid between the anode and the input grid can be kept at a positive potential slightly below that of the anode so that the signal input grid is shielded from the anode and, if necessary, can be connected within the tube to the auxiliary grid located between the oscillator input electrodes and the signal input circuit will.

Bei der vorzugsweise ausgeführten Bauart wird nur so viel Energie, wie für den Betriel7 des Oszillatorkreises genügt, von dem Elektronenstrom durch die als Oszillatoranode wirkende Elektrode abgenommen, während der Rest des Elektronenstromes durch. die Röhre zur Anode und zum Ausgangskreis , geht. Die Oszillatoranode kann entweder ein Gitter von sehr weitmaschiger Bauart sein oder aus einem oder mehreren Stäben bestehen, die so gegenüber den anderen Elektroden angeordnet sind, daß nur ein Teil des Elektronenstromes von ihnen aufgefangen wird. Die Modulation des von der Anode aufgenommenen Elektronenstromes wird sowohl durch die Wechselspannung am Oszillatoreingangsgitter als auch durch die dein Signalein.gangsgitter zugeführte Spannung bewirkt.In the preferred design, only so much energy is used as is sufficient for the operation of the oscillator circuit, the electron flow passes through the electrode acting as the oscillator anode is removed, while the rest of the electron flow by. the tube to the anode and to the output circuit, goes. The oscillator anode can either a grid of very wide-meshed construction or of one or more There are rods that are arranged opposite the other electrodes that only part of the electron flow is caught by them. The modulation of the The electron current absorbed by the anode is determined by both the alternating voltage at the oscillator input grid as well as through your signal input grid Causes tension.

Das Signaleingangsgitter ist vorteilhafterweise ein Exponentialgitter, besonders wenn eine selbsttätige Lautstärkeregelung beabsichtigt wird. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines solchen Gitters der Abstand des Signaleingangsgitters von der die Oszillatorelektroden umgebenden Hilfselektrode größer sein muß als der Abstand, den # ein solches Eingangsgitter von einer an Stelle der Hilfselektrode befindlichen Äquipotentialkathode haben muß.The signal input grid is advantageously an exponential grid, especially if an automatic volume control is intended. It has shown that when using such a grid the distance of Signal input grid from the auxiliary electrode surrounding the oscillator electrodes must be greater than the distance that such an input grid is in place must have the equipotential cathode located on the auxiliary electrode.

Ahb. i zeigt eine Röhre gemäß der Erfindung im Längsschnitt.Ahb. i shows a tube according to the invention in longitudinal section.

Abb. 2 ist ein Schnitt nach 2-2 der Abb. i. Abb. 3 und q. zeigen im Längsschnitt Abänderungen gewisser Teile der Röhre.Fig. 2 is a section along 2-2 of Fig. I. Fig. 3 and q. show in Longitudinal section modifications of certain parts of the tube.

Die Röhre gemäß Abb. i besteht aus dem Vakuumgefäß io mit dem Quetschfuß ii. 1Ton diesem Fuß gehen zwei parallele Stäbe i2 aus, die durch Metallstützen 1q. versteifte Glimmerplatten 13 tragen, und an denen eine zylindrische Anode 15 (Hauptanode) aus geschwärztem oder karbonisiertem Nickel befestigt ist. Die Gitter und die Kathode, die alle durch die Platten 13 getragen werden, liegen zwischen diesen Platten und koaxial zur Anode 15. Die Äquipotentialkathode besteht aus einer Heizvorrichtung, die von einem Nickelrohr 16 umgeben ist, das mit Oxyden von Barium und Strontium bekleidet und durch die Leitung 17 mit der Kathodenzuführung 18 verbunden ist, die auch das Gitter i9 trägt.The tube according to Fig. I consists of the vacuum vessel io with the pinch foot ii. 1Ton this foot go out two parallel bars i2, which are supported by metal supports 1q. carry stiffened mica plates 13, and on which a cylindrical anode 15 (main anode) made of blackened or carbonized nickel. The grid and the cathode, all of which are supported by the plates 13 lie between these plates 13 and coaxial to the anode 15. The equipotential cathode consists of a heating device, which is surrounded by a nickel tube 16 with oxides of barium and strontium clothed and connected by the line 17 to the cathode lead 18, the also carries the grid i9.

Die Hilfselektroden zwischen der Kathode und der Hauptanode sind als Gitter ausgebildet und bestehen aus zwei parallelen Gitterstäben und einer Drahtwicklung darum. Zunächst der Kathode und diese umgehend befindet sich das erste Gitter 2o, das Oszillatoreingangsgitter, von elliptischem Querschnitt. Das darauffol.gende zweite Gitter ist die Hilfsanode 21, die nur einen Teil des Kathodenstromes aufnimmt und zweckmäßig keine Drahtwendel trägt, sondern nur aus zwei Gitterstäben besteht, deren obere Enden elektrisch miteinander verbunden sind. Das dritte Gitter 22, das Hilfsgitter, weist ebenfalls einen elliptischen Querschnitt auf (Abb. 2). Das vierte Gitter 2,3 ist kreiszylindrisch und dient als Signaleingan:gsgitter ; es ist zweckmäßig ein Exponentialgitter mit einer Wendel mit zunehmender Steigung. Dieses Signälein:gangsgitter ist mit einer Klemme am Kopf des Yakuumgefäßes verbunden. Das fünfte Gitter ist ein kreiszylindrisches Schirmgitter 24, das mit dem Hilfsgitter 22 elektrisch durch eine Leitung 25 verbunden ist.The auxiliary electrodes between the cathode and the main anode are as Lattice formed and consist of two parallel lattice bars and a wire winding therefore. First the cathode and this immediately is the first grid 2o, the oscillator input grid, of elliptical cross-section. The following The second grid is the auxiliary anode 21, which takes up only part of the cathode current and expediently does not carry a wire helix, but only consists of two bars, the upper ends of which are electrically connected to one another. The third grid 22 that Auxiliary grid, also has an elliptical cross-section (Fig. 2). The fourth Grid 2,3 is circular cylindrical and serves as a signal input: gsgitter; it's convenient an exponential lattice with a helix with increasing slope. This signal in: aisle grille is connected to a clamp on the head of the yakuum vessel. The fifth grid is a circular cylindrical screen grid 24, which with the auxiliary grid 22 electrically through a line 25 is connected.

Beispielsweise Zahlenwerte Kathodenstrom = i i mA. Anodenspannung = 25o oder zoo Volt. Hilfsanodenspannun.g = 25o oder ioo@ Volt. Hilfsgitter- und Schirmgitterspannung i oo oder 5o. Volt.For example, numerical values cathode current = i i mA. Anode voltage = 25o or zoo volts. Auxiliary anode voltage = 25o or 100 @ volts. Auxiliary grid and Screen grid voltage i oo or 5o. Volt.

Abstand zwischen den Flachseiten des elliptischen Hilfsgitters 22 an den Enden der kleinen Achse des Gitters und dem zylindrischen Signaleingangsgitter 23 = 3 mm: Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 ist das Hilfsgitter (drittes Gitter) eine Abschirmelektrode 26. Es hat zweckmäßig eine enge Maschenweite, jedoch können die Elektronen hindurchgehen.; es ist innerhalb der Röhre unmittelbar durch die Kathodenleitung 18 mit der Kathode verbunden, wodurch das Gitter zu einem geerdeten Schirm zwischen dem Signaleingangsgitter und den beiden der Kathode zunächst liegenden Oszillatorel@ektroden wird. Die Oszillatoranode 2i ist so gewickelt, daß sie eine sehr weite Maschenteilung erhält, so daß sie die von der Kathode ausgehenden Elektronen beschleunigt, aber selbst nur einen verhältnismäßig kleinen Teil des Elektronenstromes aufnimmt, während der Rest durch sie hindurch zu dem Schirmgitter 26 fließen kann.Distance between the flat sides of the elliptical auxiliary grid 22 at the ends of the minor axis of the grating and the cylindrical signal input grating 23 = 3 mm: In the embodiment according to Fig. 3, the auxiliary grid (third grid) is a shielding electrode 26. It is expedient to have a narrow mesh size, but can the electrons pass through .; it is within the tube immediately through the Cathode lead 18 is connected to the cathode, making the grid a grounded Screen between the signal input grid and the two closest to the cathode Oszillatorel @ ektroden. The oscillator anode 2i is wound so that it has a very wide mesh spacing, so that it receives the electrons emanating from the cathode accelerated, but only a relatively small part of the electron flow while the remainder can flow through them to the screen grid 26.

Bei der Ausführungsform gemäß Abb.4 sind eine Triode und eine Hexode mit einer gemeinsamen Kathode in demselben Gefäß untergebracht; die Hilfsanode besitzt an den beiden Gitterstäben in der Nähe des einen Endes ein zylindrisches Blech 27, das viel kürzer ist als die anderen Elektroden. Die Röhre ist praktisch eine Triode an dem Ende der Kathode, das durch den Zylinder 27 -bedeckt wird, und eine Hexode an dem unbedeckten und größeren Teil der Kathode.In the embodiment according to Fig.4 there is a triode and a hexode housed with a common cathode in the same vessel; owns the auxiliary anode a cylindrical plate 27 on the two bars near one end, which is much shorter than the other electrodes. The tube is practically a triode at the end of the cathode which is covered by cylinder 27 and a hexode on the uncovered and larger part of the cathode.

Eine Röhre gemäß der Erfindung hat einen kleinen Raumbedarf, da eine einzige Röhre an Stelle der bisher erforderlichen zwei Röhren benötigt wird; sie besitzt ferner noch folgende Vorzüge: Große Steilheit, keine Ausstrahlung der Oszillatorfrequenz, Vereinfachung der zu der Röhre gehörenden Kreise ohne jede Kopplung, Konstanz der Oszillatorfrequenz, unbeeinflußt durch selbst große Änderungen der Spannung des Signaleingangsgitters.A tube according to the invention has a small footprint, since a a single tube is required instead of the two tubes previously required; she also has the following advantages: great steepness, no radiation of the oscillator frequency, Simplification of the circles belonging to the tube without any coupling, constancy of the Oscillator frequency, unaffected by even large changes in the voltage of the Signal input grid.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Discharge tube with at least three between one Cathode and an outermost electrode (anode) lying current-permeable electrodes, characterized in that the cathode, from the second spatially behind the first lying electrode is only capable of low power consumption by being used as a steeply wound grid is formed with a few turns or from a or two bars, and that the grating immediately adjacent on both sides have elliptical cross-sections.

2. Discharge tube according to claim i, characterized in that that the rod electrodes (2i) in alignment with the Support struts the remaining current-permeable electrodes and in the major axis of the elliptical cross-sections lie.

3. Discharge tube according to claim i or respectively. 2, characterized in that the rod electrodes carry a sheet metal cylinder (27) which is short in relation to their length. Discharge tube according to Claim 1 or the following, characterized in that the electrodes following the grids with an elliptical cross-section have circular cross-sections. Discharge tube according to Claim i, characterized in that the fourth grid, counted from the cathode, is corrugated with an un-0 U calibrated pitch. (. Discharge tube according to Claim 1 or the following, characterized in that the electrode with the low current capacity is intended for the oscillating anode.