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Fremdgesteuerte Verstärkerschaltung für ultrakurze Wellen Bei der
vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Verstärkerschaltung für ultrakurze
Wellen unter Verwendung von Magnetronröhren, bei der der Entladungsvorgang durch
ein fremdes hochfrequentes Steuermagnßtfieel:d beei;nflußt wird.
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Es sind Verstärkerschaltungen unter Verwendung von Magpietrons mit
einfach geschlitzter Anode bekannt, bei denen parallel zum Hauptmagnetfeld, dessen
Richtung mit der Symmetrieachse des Elektrodensystems übereinstimmt, ein magnetisches
Wechselfeld zur Steuerung des Entladungsstromes überlagert wird. Zur Erzeugung dieser
Wechselfelder werden Zylinderspulen verwendet, die koaxial zur Anodenachse angeordnet
sind. Diese Schaltungen erfordern zur Steuerung des Entladungsvorgangs relativ große
Wechselmagnetfelder. Die bekannten Anordnungen sind aus rein geometrischen Gründen
zur Verstärkung kurzer Wellen rücht geeignet, denn die Windungszahl der Steuerspule
läßt sich nicht unter seine Windung herab,-setzen. Diese verbleibende Windung besitzt
aber, da sie außerhalb des Entladungsgefäßeseliegt, einen so großen Durchmesser,
daß nur unter Aufwendung hoher Ströme das zur Steuerung notwendige Magnegeld innerhalb
der Entladungsstrecke erzeugt -werden kann.
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Es ist weiterhin eine Schaltung zur Erzeugung von selbsterregten kurzwelligen
Schwingungen biekanntgeworden, in welcher ein Magnetrun mit einfach geschlitzter
Anode verwendet wird. An die Schlitzkanten der Anode wird ein Paralleldrahtsystem
angeschlossen. Die dabei; entstehende Leiterschleife wird hier als Teil eines Steuerstromkreises
ausgenutzt, denn sie dient zur Ankopplung an die schwingenden Elektronen, um eine
Abnahme der erzeugten Hochfrequenz zu ermöglichen, und zugleich zum Ausüben einer
Rückwirkung auf .die schwingenden Elektronen. Außer diesem Schwingkreis sind keine
weiteren resonanzfähigen Gebilde vorhanden. Die Erzielung einer Verstärkerwirkung
ist mit der bekannten Schaltung weder beabsichtigt noch ermöglicht.
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Der Gedanke vorliegender Erfindung besteht nun darin, diese bekannte
Ankopplungsh art bei einem' fremdgesteuerten Verstärker derart zu verwenden, daß
der von der fremden
VVechselspannungsquelle gelieferte zu verstärkende
Strom durch die Anode geschickt und die verstärkte Nutzenergie unmittelbar nvischen
der Kathode und der elektrischen Mitte der Anode oder dem Spannungsknoten eines
an die Anode beiderseits des Schlitzes angeschlossenen Paralleldrahtsystems abgenommen
wird.
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Da der Anodenradius relativ klein ist, kommt man mit geringen Strömen
zur Erzeugung des Steuerfeldes aus. Die Kraftlinien dieses Steuerfeldes sind parallel
zu denen des Hauptfeldes gerichtet. Man wird das Hauptfeld so einstellen, daß der
Arbeitsruhepunkt auf der Mitte des abfallenden Teils der Röhrenstrommagnetfeldkennlinie
liegt. Das Wechselmagnetfeld braucht dann nur in solchen Grenzen geändert zu werden,
in denen eine geringe Steigerung der Feldstärke eine hohe Verringerung bzw. Vergrößerung
des Anodenstromes hervorruft.
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An die Anode wird man zu beiden Seiten des Schlitzes zwei parallele
Leitungen anschließen, die mit der fremden Steuerquelle verbunden sind. Zweckmäßi,gerweise
wird man die Leitung so dimensionieren, daß die Anode in einem Strombauch des Paralleldrahtsystems
zu liegen kommt. Durch entsprechende Bemessung des Wellenwiderstandes dieser Leitung
kann man leicht die gewünschte Stromstärke im Anodenbügel erzielen, da es sich ja
um Blindleistung handelt.
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Zur Entnahme der Nutzenergie wird nun ein besonderer Ausgangskreis
zwischen Anodenmitte und Kathode gelegt. Bei sehr kurzen Wellen wird es sich empfehlen,
auf einen besonderen Parallelresonanzkreis zu verzichten und die natürlichen Kapazitäten
zwischen den Elektroden bzw. die Induktivität der Elektrodenverbindungsleitungen
als Schwingkreiselemente benutzen.
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Bei der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung ist es natürlich erforderlich,
daß die Leitungen, die Anode und Kathode mit dem Nutzkreis verbinden, zu den Leitungen,
die den Steuerstrom einer fremden Quelle in das System einführen, so angeordnet
sind, daß magnetische und elektrische Kopplungen zwischen Steuerstromkreis und Nutzstromkreis
sicher vermieden wer den. Da das magnetische Wechselfeld dem konstanten Feld parallel
ist, so müssen sämtliche Durchführungen zum Verbraucherkreis in einer durch die
Röhrenachse gelegten Ebene liegen.
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In den Abb. i bis 3 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
im Prinzip dargestellt. In Abb. i stellt A die Anode und I( die Kathode eines einfach
geschlitzten Magnetrons dar. An die Anode sind zu beiden Seiten des Schlitzes zwei
parallele Leitungen L1, L2 angeschlossen. An diese Leitungen ist in einem Spannungsknoten
S, in bezog auf die ztt erregenden Schwingungen eine fremde hochfrequente Steuerquelle
St angeschlossen, die einen Strom durch die Anode, die ihrerseits im Strombauch
des Paralleldrahtsystems liegt, schickt. Dieser Strom erzeugt ein Wechseifeld M
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senkrecht zur Zeichnungsebene, d. h. parallel zu dem hier nicht
angedeuteten Hauptmagnetfeld. Es ist nun wichtig, das HauptfeldM= so zu bemessen,
daß man gerade im steilsten Gebiet der Anodenstrommagnetfeldstärkekennlinie .1/M
arbeitet (vgl. Abb. -.), damit zur Steuerung des Entladungsvorgangs relativ geringe
hochfrequente Ströme erforderlich sind. Der Nutzstromkreis L, C liegt zwischen Kathode
I( und dem elektrischen und zugleich geometrischen 'Mittelpunkt Z der Anode A. In
der Zuleitung zum Schwingkreis zwischen Z und L, C liegt die Anodenspannungsquelle
U".
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Bei diesen Vorgängen handelt es sich im Prinzip um eine Emissionsstromsteuerung,
wie man, aus der Kennlinie Abb. z entnehmen kann.
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In Abb.3 ist eine Schaltung dargestellt, die sich besonders zur Verstärkung
sehr kurzer Wellen eignet. Gleiche Bezugszeichen deuten auf gleichartige Elemente
hin. Die fremde Steuerquelle St ist diesmal in. einen Spannungsbauch S2 des Paralleldrahtsystems
über Kondensatoren angeschlossen. Auf einen besonderen Nutzstromkreis aus einer
konzentrierten Induktivität und Kapazität ist diesmal verzichtet worden. Die Eigenfrequenz
dieses Systems wird im wesentlichen durch die Kapazität CAI( der Elektroden
A und I( und durch die Induktivität bestimmt, die sich einesteils aus dem
Stück der Paralleldrahtleitung L', L2 zwischen der Anode und dem ersten Spannungsknoten
und andererseits aus der Rückleitung L" zusammensetzt. Dieses Stück der Paralleldrahtleitung
wird dabei von der Steuerquelllenenergie im Gegentakt und von der Nutzenergie im
Gleichtakt durchflossen, da für den Nutzkreis .beide Leiter als parallel geschaltet
zu betrachten sind.