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Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer Wellen durch Frequenzvervielfachung
Um Kurzwellen zu erzeugen, geht man aus bekannten Gründen häufig von niedrigeren
Frequenzen aus und leitet aus diesen durch Frequenzvervielfachung unter -gleichzeitiger
oder nachgeschalteter Verstärkung die höheren. Frequenzen ab.
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Es ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung, eine Frequenzvervielfachung
durch Zerhacken eines durch die in ihrer Frequenz zu vervielfachende Schwingung
quer zur Fortpflanzungsrichtung abgelenkten. Elektronenstrahls zu bewirken. Bei
einer solchen. Anordnung wird durch zwei gekreuzte Paare elektrostatischer A'blenkplatben
ein Drehfeld erzeugt, unter dessen Einwirkung ein Elektronenstrahl eine Xegelmantelfläche
beschreibt und eine Blende mit radialen Schlitzen. überstreicht. Die von den Blendenöffnungen
hindurchgelassenen, durch Zwischenräume getrennten Elektronengruppen, deren. Zahl
der mit der Schlitzzahl vervielfachten Umlauffrequenz entspricht, werden. auf :eine
Auffangelektrode gelenkt, die ,gleichzeitig als Strahler ausgebildet sein kann.
Die Erzeugung seines genau zirkular polarisierten Abllenkfeldes ist bei hohen Frequenzen
schwierig, auch ist die hierzu erforderliche gogradge Phasenverschiehung der senkrechten
Teilfelder frequenzabhängig Es ist auch bekannt, zur Frequenzvervielfachungeinen
Elektronenstrahl statt über eine Schlitzblende über eine aus Abschnitten von verschiedener
.Siekundäremissionsfähigkeit bestehende Elektrode zu führen. Die hierzu erforderliche
scharfe Bündelung des Elektronenstrahls läßt jedoch nur eine geringe Strahlstromstärke
zu.
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Die Erfindung besteht in einer Einrichtung zur Erzeugung ultrakurzer
Wellen durch Frequenzvervielfachung, bei der .die Intensitäten von zwei oder mehr
Elektronenströmen, welche auf eine gemeinsame, mit einem Ausgangskreis für die vervielfachte
Frequenz verbundene Nutzelektrode auftreffen, durch einen periodisch wiederkehrenden
Spannungsimpuls gleichzeitig gesteuert werden und bei .der die Elektrodenanordnung
oder ihre Betriebsspannungen so gewählt sind, daß die Elektronenströme zum Durchlaufen
ihrer Bahnen derart verschiedene Laufzeiten benötigen, daß sie nacheinander phasenrichtig
auf der Nutzelektrode auftreffen. Die Ausgangsleistung
kann durch
Elektronenvervielfachung erhöht werden. Die Elektronenvervielfachungsanordnungen
können entweder demjenigen Teil der Entladungsanordnung, in welchem die Laufzeitunterschiede
auftreten, vor- oder nachgeschaltet oder selbst so ausgebildet werden, daß die Laufzeitunterschiede
innerhalb entstehen.
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Die vorgeschlagene Einrichtung hat infolge der Verwendung von wenigstens
zwei gleichzeitig gesteuerten, getrennten Elektronenströmen den Vorteil, daß sie
keine frequenzabhängigen Schaltelemente benötigt und ohne Änderungen des Aufbaus
für Grundschwingungen verschiedener Frequenz brauchbar ist.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausfiihrungsbeispiele beschrieben werden. In Abb. i bedeutet
l( eine Kathode, die z. B. als Aquipotentialkathode ausgebildet sein und mittelbar
geheizt werden möge. Der Kathode ist eine Gitterelektrode (Steuergitter) G vorgelagert.
Den Klemmen i, 2 werden die Eingangsimpulse zugeführt. Auf das Gitter folgt eine
Hilfsanode H, die gleichzeitig die Beschleunigung der von .der Kathode ausgehenden
Elektronen und die Ausbildung von drei Elektronenstrahlen S bewirkt. Für jeden Elektronenstrahl
ist eine aus Plattenelektroden V mit sekundäremissionsfähiger Oberfläche zusammengesetzte
Elektronenvervielfacheranordnung an sich bekannter Art vorgesehen. Die einzelnen
Plattenelektroden (Prallelektroden) erhalten positive Vorspannungen, die mit steigender
Ordnungszahl zunehmen. Die Elektronenbahnen werden zweckmäßig sowohl gegeneinander
als auch nach außen hin durch Trennwände T aus Isolierstoff oder Metall abgeschirmt.
Die Trennwände können miteinander verbunden und an ein festes Potential, z. B. Erde,
angelegt werden. Nach dem Durchlaufen der Vervielfachungsstrecken landen die Elektronenstrahlen
auf einer gemeinsamen, positiv vorgespannten Anode A, an die der Ausgangskreis angeschlossen
ist.
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Die Gitterelektrode 0 möge--eine so große negative Ruhespannung erhalten,
daß durch sie keine Elektronen hindurchtreten können. Sobald dem Gitter ein Spannungsstoß
in positiver Richtung aufgedrückt wird, kommen kurzzeitig die Elektronenstrahlen
S zustande. Um von diesem einen Spannungsstoß mehrere, im vorliegende=n Falle drei
Impulse abzuleiten, wird die Elektronenlaufzeit in den verschnedenen Ver v ielfachungsanordnung
en verschieden groß gemacht. Hierzu bieten sich verschiedene Möglichkeiten, die
einzeln oder vereinigt angewendet werden können. Main kann z. B. bei gleichartigen
räumlichen Verhältnissen in den Vervielfacherstreck en die Spannungsunterschiede
zwischen gleichwertigen aufeinanderfolgenden Prallelektroden V der einzelnen Elektronenbahnen
verschieden groß wählen, indem man z. B. zwischen der zweiten und dritten Prallelektrode
in der einen Bahn i 5o, in der zweiten 200 und in der dritten 25o Volt anlegt. Auf
diese Weise wird die Laufzeit der gleichzeitig durchgelassenen Elektronenwolken
verschieden groß, so daß sie nacheinander auf der Anode A landen und dort statt
des einen Impulses deren drei hervorrufen.
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Es ist ferner möglich, die räumliche Elektrodenanordnung in Vervielfacherstrecken
verschiedenartig zu machen, indem etwa die Elektrodenabstände in den einzelnen Bahnen
verschieden groß gewählt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Zahl der
Prallelektroden in den einzelnen Bahnen ungleich groß zu machen. Durch Einschaltung
von Begrenzereinrichtungen im Ausgangskreis oder dadurch, daß man in den Vervielfacherstrecken
mit weniger Prallelektroden stärker Sekundärelektronen abgebende Oberflächen vorsieht,
läßt sich :erreichen, daß trotz der verschiedenen Zahl der Vervielfachungsstufen
die Ausgangsimpulse höherer Frequenz untereinander eich ,groß sind.
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Die in der Abb. i dargestellte Anordnung ist zahlreicher Abwandlungen
fähig. Z. B. braucht die Kathode g nicht auf ihrer ganzen Länge aktiviert zu werden,
sondern nur an den Stellen, wo der Elektronenstrahl ansetzt. Statt dessen kann auch
für jeden Elektronenstrahl eine besondere kurze Kathode vorgesehen werden. Ebenso
kann man statt eines durchgehenden Gitters G mehrere je einem Elektronenstrahl zugeordnete
Gitter vorsehen, denen man verschieden große Vorspannungen erteilen kann. Dadurch
wird die Möglichkeit geschaffen, Ungleichmäßigkeiten in der Elektronenvervielfacheranordnung
durch eine entsprechend gewählte Vorspannung am Steuergitter auszugleichen. Aus
demselben Grunde kann auch eine Unterteilung der Hilfsanode H vorgenommen werden.
Schließlich sei noch -erwähnt, daß an Stelle der durchgehenden Elektroden K, 'G
bZ\v. auch H für jeden- Elektronenstrahl eine sog. Elektronenspritze vorgesehen
tverden kann, die aus einer Kathode, einer Bündelungseinrichtung, z. B. einem Wehneltzyli,nder,
und einer Beschleunigungselektrode besteht. Der Eingangsimpuls kann dann entweder
der Bündelungselektrode oder einem zusätzlichen, zwischen dieser und der Beschleunigungselektrode
angeordneten Gitter aufgedrückt werden.
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Für die Erzeugung des Eingangsimpulses stehen verschiedene Möglichkeiten
offen. Man kann z. B. in einem beliebigen Steuersender, der zweckmäßig in bekannter
Weise frequenzstabilisiert
ist, eine periodische Schwingung erzeugen
und diese dem durch eine negative Verriegelungsspannung vorbelasteten Steuergitter,G
zuführen. Das Steuergitter wird dann nur während eines Teiles der positiven Halbwelle
der Steuerspannung stromdurchlässig, wie es die Abb. a andeutet. Dort ist in der
Abszissenachse die Zeit t aufgetragen. Ferner bedeuten w die Steuerwechselspannung
und e, die negative Vorspannung des Steuergitters Gr. Ein Elektronenstrahl kann
sich nur während desjenigen. Teiles der positiven Halbwelle der Steuerwechselspannung
w ausbilden, d& den Betrag der Vorspannung e, überschreitet. Auf diese Weise
entsteht für jede volle Periode der Steuerwechselspannung ein Impuls, der in den
verschiedenen Vervi-elfacherstrecken verschieden große Zeiten t,., 12 und 13 zur
Fortpflanzung benötigt. Auf diese Weise entstehen im Anodenkreis drei Impulse i,
die beispielsweise lückenlos anes:nanderschließen und den zeitlichen Abstand bis
zum nächsten Eingangsimpuls völlig ausfüllen können. Der Zeitabstand der vervielfachten
Impulsei untereinander ist völlig unabhängig von der Periodizität des Eingangsimpulses.
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Zur Erzeugung der Eingangsimpulse kann man auch eine Kippanordnung
bekannter Art verwenden; ebenso ist ein Multivibrator für diesen Zweck geeignet.
Um möglichst kurze Spannungsstöße im Eingangskreis zu erhalten, kann man auch Vorrichtungen
zur Verzerrung der von einem Steuersender gelieferten Schwingungen anwenden, beispielsweise
gesättigte Eisendrosseln. Es ist auch bekannt, einen. Sender so schwingen zu lassen,
daß nur kurzzeitige Anodenstromstöße auftreten, die dann als Steuerimpulse geeignet
sind.
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Es ist möglich, die Schwingungen zu modulieren, indem man entweder
dem Steuergitter Ci oder einem weiteren, zwischen diesem und,der HilfsanodeH oder
derKathodel@ angeordneten Gitter die Modulationsspannung aufdrückt.
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An Stelle der in Abb. i dargestellten. Mehrfachröhre ist auch eine
Anordnung mit drei einfachen Röhren brauchbar, deren Ein- und Ausgangskreise parallel
geschaltet sind.