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Schaltung zur Verstärkung hochfrequenter elektrischer Schwingungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verstärkung hochfrequenter elektrischer
Schwingungen, welche eine Schirmgitterröhre oder Penthode enthält. Vielfach ist
es erwünscht, daß die von der Röhre mit hohem innerem Widerstand einer Belastungsi:mpedanz,
z. B. der Gitter-Kathoden-Strecke, einer nachfolgenden Röhre zugeführte Spannung
von der Größe der Belastungsimpedanz innerhalb weiterer Grenzen unabhängig ist.
Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Belastungsimpedanz veränderlich ist,
wie es z. B. bei der Eingangsimpedanz einer Röhre der Fall ist, die im Gebiet positiver
Gitterspannung ausgesteuert wird. Ausgehend von der Erkenntnis, daß ein Netzwerk
mit inversen Ein- und Ausgangsimpedanzen die Eigenschaften besitzt, daß das Verhältnis
der Ausgangsspannung zu dem Eingangsstrom unabhängig von der zwischen den Ausgangsklemmen
angeschlossenen Belastungsimpedanz konstant ist, wird ürfindungsgemäß vorgeschlagen,
durch die in dieser Schaltung befindliche Schirmgitterröhre oder Penthode ein Netzwerk
mit inversen Ein- und Ausgangsimpedanzen speisen zu lassen, zwischen dessen Ausgangsklemmen
der Gitterkreis einer Röhre angeschlossen ist, die im Gebiet positiver Gitterspannung
ausgesteuert wird. Um die Glühkathodenspannung einer aus einer Quelle mit veränderlicher
Spannung gespeisten Glühkathode einer Röhre konstant zu halten, unabhängig von den
Spannungsänderungen der Quelle und von Änderungen des Widerstandes der Glühkathode,
ist es bekannt, die Glühkathode über ein Netzwerk mit inversen Ein- und Ausgangsimpedanzen
mit der Stromquelle zu verbinden. Für das richtige Arbeiten der hierbei verwendeten
Schaltung muß der von der Quelle gelieferte Strom konstant sein. Hiernach sollte
man erwarten, daß für die Aufgabe, in einer Schaltung zur Verstärkung hochfrequenter
Schwingungen die dem Gitter einer Röhre zugeführte hochfrequente
Spannung
unabhängig vom Gitterwiderstand dieser Röhre zu machen, ein Netzwerk mit inversen
Ein- und Ausgangsimpedanzen ungeeignet wäre. 'Hier ist nämlich die Vorbedingung,
daß dem Netzwerk ein Wechselstrom konstanter Amplitude zugeführt wird, nicht erfüllt;
es müssen vielmehr auch Amplitudenänderungen der zu verstärkenden Hochfrequenz formgetreu
dem Gitter der zweiten Röhre übertragen werden, und es müssen die Abweichungen in
der Linearität des Verhältnisses zwischen der am Gitter der zweiten Röhre und der
am Gitter der ersten Röhre auftretenden Spannung, -welche eine Folge der Impedanz_-änderungen
der Gitter-Kathoden-Strecl;e der zweiten Röhre sind, kompensiert werden. Dieser
Aufgabe wird dadurch entsprochen, (laß von einem Kopplungselement mit einer der
Belastungsimpedanz umgekehrt proportionalen Eingangsimpedanz Gebrauch gemacht wird.
Bei den Schaltungen zur Verstärkung modulierter Hochfrequenzschwingungen wird hierdurch
ein wesentlicher Vorteil erzielt. Bei diesen Schaltungen, bei denen die Röhren im
Gebiet positiver Gittervorspannung ausgesteuert werden, kann durch Anwendung der
Erfindung erreicht werden, daß die am Gitter der zweiten Röhre auftretende Spannung
unabhängig von den Impedanzänderungen der Gitter-Kathoden-Strecke dieser Röhre ist,
so daß ein linearer Zusammenhang zwischen der am Gitter der zweiten Röhre auftretenden
und dem Gitter der ersten Röhre zugeführten Spannung besteht.
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Um einem Verbraucher mit wechselndem Eingan-swiderstand aus einer
Penthode eine von den Änderungen des Eingangswiderstan-(les unabhängige konstante
Spannung zuzuführen, ist es ferner bekannt, den Eingangswiderstand des Verbrauchers
als Teil eines Netzwerkes auszubilden, das durch eine iterativeImpedanz abgeschlossen
wird, also eine Impedanz, die sich ergibt, wenn man zwischen den Ausgangsklemmen
bzw. Eingangsklemmen eines Filters eine Impedanz 1<a bzw. ITU anschließt, welche
derart dimensioniert ist, daß von den Eingangsklemmen bzw. Ausgangsklemmen aus gesehen
das Filter gleichfalls eine Impedanz K" bzw. Kb, besitzt. Hierbei bildet das Netzwerk
eine konstante Impedanz über ein breites Frequenzband, welches unabhängig ist von
den :lnderungen der Selbstinduktion des Netzwerkes bzw. des Eingangswiderstandes
des Verbrauchers.
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Demgegenüber verfolgt die Erfindung die andersartige Aufgabe, einem
Verbraucher eine Spannung derart zuzuführen, daß an den Klemmen des Verbrauchers
eine von den Änderungen des Eingangswiderstandes des Verbrauchers unabhängige konstante
Spannung auftritt, weswegen erfindungsgemäß der Verbraucher - über ein Netzwerk
mit inversen Ein- und Ausgangsimpedanzen mit einer Röhre hohen inneren Widerstandes
gekoppelt ist. Der Verbraucher ist dann zwischen die Ausgangsklemmen eines Netzwerkes
geschaltet, an deren Eingangsklemmen z. B. eine Schirmgitterröhre angeschlossen
ist, «wodurch (las Netzwerk über den veränderlichen Eingangswiderstand des Verbrauchers
abgeschlossen ist.
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Bekannt ist es schließlich auch, daß die starken Schwankungen des
Belastungswiderstandes, den eine am Gitterstrom arbeitende Röhre darstellt, bei
Bemessung der Vorröhre und der Kopplungsmittel zwischen den Röhren berücksichtigt
werden müssen, «wenn Verzerrungen vermieden werden sollen.
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Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung, in der Fig.
i ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltun- darstellt, näher erläutert.
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In den Fig. 2 und 3 sind einige Ausführungsbeispiele des Netzwerkes
angegeben, (las bei der erfindungsgemäßen Schaltung anzuwenden ist.
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In Fig. i ist eine Schaltung nach der Erfindung dargestellt, welche
eine Röhre mit hohem innerem Widerstand, nämlich die Penthode i enthält, deren Gitter
die zu übertragenden Schwingungen zugeführt werden. Die benötigten Speisespannungen
dieser Röhre sind in der Figur nicht dargestellt. Es ist nur eine Drosselspule 2
angegeben, über die die Anodenspannung der Röhre i zugeführt wird. Im Ausgangskreis
der Röhre i ist ein Netzwerk 3 enthalten, das die Eigenschaft besitzt, daß der Eingangswiderstand
R1 umgekehrt proportional dein zwischen den Ausgangsklemmen des Netzwerkes geschalteten
Widerstand R, ist. Der zwischen die Ausgangsklemmen des Netzwerkes geschaltete Widerstand
R., wird von dem Widerstand der Gitter-IKathoden-Strecke der im Gebiet positiver
Gitterspannungen ausgesteuerten Verstärkerröhre 4 gebildet, deren im Anodenkreis
vorgesehener Impedanz 5 die Schwingungen entnommen werden. Der Kondensator 6 im
Anodenkreis der Röhre i bezweckt, die Anodengleichspannung von den etzwerk 3 fernzuhalten.
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Bei Anwendung eines Netzwerkes mit obenerwähnter Eigenschaft als Kopplungselement
zwischen der Penthode i und der nachfolgenden Röhre 4 wird erreicht, daß die dem
Gitter der Röhre 4 zugeführte Spannung von der Impedanz der Gitter-Kathoden-Strecke
der Röhre 4 innerhalb weiter Grenzen unabhängig ist. Diese Erscheinung ist wie folgt
zti erklären, wobei im nachfolgenden mit l'1 die dem Netzwerk 3 zugeführt
Spannung,
mit T12 die im Ausgangskreis des Netzwerkes 3 auftretende, dem Gitter der Röhre
q. zugeführte Spannung bezeichnet ist: Die im Ausgangskreis der Röhre i auftretende,
dem Netzwerk 3 zugeführte Spannung wird dadurch, daß der innere Widerstand dieser
Röhre in bezug auf den Ausgangswiderstand der Röhre hoch ist, durch die Steilheit
der Röhre i, die dem Gitter der betreffenden Röhre zugeführte Spannung V, und den
Ausgangswiderstand R1 der Röhre i bedingt. Beispielsweise beträgt für den Fall,
daß die Röhre i als A =Verstärker arbeitet, y'1= SV, Ri, während h1 = T12 SVg R1
für den Fall, daß die Röhre i ein B-Verstärker ist, wobei R1 durch den Eingangswiderstand
des Netzwerkes 3 gebildet wird, welcher Widerstand dem zwischen den Ausgangsklemmen
des Netzwerkes 3 geschalteten Widerstand R, umgekehrt proportional ist. Die Beziehunz
zwischen Rl und R2 kann durch
dargestellt werden, in -der Ro der Wellenwiderstand des Netzwerkes genannt wird,
welcher Wellenwiderstand durch die elektrischen Konstanten des Netzwerkes bedingt
wird.
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Weiterhin gilt für die dem Netzwerk 3 zugeführte Spannung V, die Gleichung
V1 = j R, i2, in der i2 den über den zwischen die Ausgangsklemmen des Netzwerkes
geschalteten Widerstand R2 fließenden Strom bedeutet, der im Ausführungsbeispiel
der zwischen dem Gitter und- der Kathode der Röhre 4 fließende Gitterstrom ist.
Aus den drei genannten Gleichungen
ist herzuleiten, daß die über den zwischen den Ausgangsklemmen des Netzwerkes geschalteten
Widerstand R2 auftretende Spannung T12, welche also zwischen dem Gitter und der
Kathode der Röhre 4 auftritt, durch die Gleichung V2 = i2 R2 = s Vg R, bedingt
ist.
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Die am Gitter der Röhre 4 auftretende Spannung T12 ist daher vom Widerstand
R. unabhängig und wird nur durch die Steilheit der Röhre i und den Wellenwiderstand
R, des Netzwerkes 3 bedingt. .
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Einige Ausführungsbeispiele des Netzwerkes, das bei der erfindungsgemäßen
Schaltung anzuwenden ist, sind in den Fig. a und 3 dargestellt.
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Das in Fig.2 dargestellte Netzwerk enthält zwischen den Eingangsklemmen
die Reihenschaltung einer Selbstinduktion L und eines Kondensators C, welcher Kondensator
C in Reihe mit einer weiteren Selbstinduktion L zwischen den Aus.gangsklemmcn des
Netzwerkes liegt. Bei richtiger Bemessung des Kondensators C in bezug auf die Selbstinduktion
L verhält sich der Eingangswiderstand R1 des Netzwerkes umgekehrt proportional zu
dem zwischen den Ausgangsklemmen geschalteten Widerstand R., wobei
für den Fall, daß die Reihenschaltung des Kondensators C und der Selbstinduktion
L auf die Frequenz der zu übertragenden Schwingungen abgestimmt ist.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Netzwerkes, das bei der erfindungsgemäßen
Schaltung zu verwenden ist, ist in Fig. 3 angegeben. Auch die Konstanten L1,
C und L2 dieses Netzwerkes sind derart zu wählen, daß die Eingangsimpedanz
R1 der zwischen den Ausgangsklemmen des Netzwerkes geschalteten Impedanz R, umgekehrt
proportional ist. Die Anwendung des in Fig.3 angegebenen Netzwerkes hat den Vorteil,
daß die Anodenspeisespannung der Röhre i über die Selbstinduktion L1, die Gittervorspannung
der Röhre 4. über die Selbstinduktion L2 zugeführt werden kann.