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Anordnung zur kaskadenförnügen Verstärkung elektrischer Schwingungen
Zusatz zum Patent 722 991 Im H,auptpatent ist eine Einrichtung zur Verstärkung
und Erzeugung Lmgedämpfter elektroma : znetischer Schwingungen angegeben
worden, in der ein durch ein elektrisches oder magnetisches Querfeld in Transversalschwingungen
versetzter Kathodenstrahl seine Schwingungsenergie durch Influenzwirkung an ein
zweites Querfeld #abgibt. Da die Schwingungsenergieabgabe nicht durch den Aufprall
des hin und her pendelnden Elektronenstrahles auf eine oder mehrere Anoden erfolgt,
ergibt sich gerade beim Arbeiten mit sehr hohen Frequenzen der Vorteil, daß sich
Raumiadungsstauungen beim übcrgang von einer Anode auf die andere nicht störend
bemerkbar machen können. Bei dieser Anordnung steigt vielmehr die Steilheit der
dynamischen Ausgangsstromsteuerspannungskennlinie mit wachsender Frequenz stetig
an, da die induzierte Verschiebungsstromkomponente eine direkte Funktion der Geschwindigkeitsamplitude
der zwischen den Abnahmeplatten bewegten Elektronenladung ist.
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Im Hauptpatent ist im besonderen eine Rückkopplungsanordnung beschrieben
worden, in der an die Stelle eines durch Schaltungsglieder gebildeten Rückkopplungskanals
ein zweiter Elektronenstrahl tritt, der dem ersten ent.27,egenläutt und die beiden
vorha-iidenen Querfelder in -umgekehrter Richtung wie der erste Strahl durchsetzt.
Die beiden Querfeldplattenpaare stehen mit Resonanzsystemen in Verbindung oder bilden
selbst Teile von solchen und wirken gleichzeitig als Steuer- und als Auskoppelorgan
für beide Strahlen.
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Gezenstand der Erfindun- ist die Anwendung des Gedankens, dasselbe
Querfeld für einen Elektronenstrahl als Steuerfeld und für einen anderen Strahl
als Auskoppelfeld -zu benutzen, bei einer Verstärkerkaskade. Es ergibt sich dabei
der Vorteil, daß zur Verbindung aufeinanderfolgender Verstärkerstufen keinerlei
Kopplungsleitungen und Kopplungsglieder benötigt werden, sondern die Kopplung ausschließlich
durch Elektronenstrahlen bewirkt wird, die gleichzeitig die Verstärkung der Schwingungsamplituden
von einer Stufe zur nächsten übernehmen. Der Fortfall von Kopplungsgliedern fällt
insbesondere bei hohen und ultrahohen Frequenzen, wo jede Verbindungsleitung bereits
eine beträchtliche Induktivität darstellt, stark ins Gewicht.
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In der Abbildung ist zur Erläuterung des Erfindungsgedankens als Ausführungsbeispiel
eine dreistufige Verstärkerkaskade schematisch dargestellt. Die KathodeI(, mit einem
elektronenoptischen AbbildungssystemA, erzeugt einen ElektronenstrahlE, Dieser geht
durch das SteuerfeldPl, das zwischen den PlattenPi' und Pl' von der zu verstärkenden
Eingangswechselspannung
e, hervorgebracht wird. hindurch und wird hier in Transversalschivingungen versetzt,
deren Amplituden sich mit wachsender Entfernung von P, vergrößern. Der Strahl durchläuft
nun ein zweites Querfeld P. zwischen den Platten Jo2' und P.", die über einen
InduktivitätsbügelL.2, der zu Abstimmungszwecken veränderlich sein kann, miteinander
verbunden sind und ein auf die zu verstärkende Frequenz abstimmbares Schwingungssystein
bilden. Der Strahl gibt die in seinen Transversalschwingungen enthaltene Hochfrequenzenergie
an diesen Kreis durch Influenzwirkung ab und erzeugt an den beiden Platten P.,'
und P 2 Resonanzspannungen, die gegenüber den ursprünglichen Steuerspannungen e,
beträchtlich verstärkt sind-Von der Kathode 1(2 geht über das Abbildungssystem
A. ein zweiter Elektronenstr,ahl E. aus -, der dem ersten
Strahl entgegenläuft, aber um einen kleinen Winkel gegen ihn _##eneigt ist. Er durchläuft
ebenfalls das QuerfeldP., durchsetzt dann abbr ein drittes QuerfeliP3, das in derselben
Weise wie P2 mit einem Resonanzkreis in Verbindung steht. Die vom StrahlEl. zwischen
P.' und P." erzeugten Resonanzschwingungen versetzen den StrahlE2 in Transversalschwingun-en,
und dieser gibt seine Hochfrequenzenergie, die gegenüber der Eingangsspannung e,
zum zweitenmal verstärkt ist, an den Schwingungskreis Ps'-PS"-L.# ab. In gleicher
Weise wird ein dritter StrahlE3 erzeugt, der die in P3-LG erzeugten Resonanzschwingungen
wiederum- verstärkt auf das QuerfeldP4 weiter überträgt, von wo sie zu beliebiger
Verwendung abgenommen werden mögen, d.h. z.B. einem Gleichrichter zugeführt werden,
falls man nicht die letzte Verstärkerstufe mit der Kennziffer3 selbst durch #Vahl,
eines an einem Kennlinienknick lieue nden Arbeitspunktes als Gleichrichter arbeiten
läßt. In der Abbildung ist die Anordnung der Einfachheit halber so gezeichnet daß
die einzelnen AbbildungssystemeA für die vorhergehenden Strahlen jeweilig auch als
Auffangelektroden wirken, doch kann diese Rolle natürlich auch von besonderen Elektroden
übernommen werden. Ferner können die einzelnen Strahlen anstatt komplanar nebeneinander,
wie der Deutlichkeit wegen in der Abbildung angenommen, auch in einer zur Zeichenebene
senkrechten Ebene verlaufen, in welchem Falle die Ablenk- und Auskoppelplatten näher
. aneinandergerückt werden können.
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Die Erfindung läßt noch zahlreiche Ab-
wandlungen zu, ohne daß
der Grundgedanke der Kaskadenverstärkung ohne Koppelglieder verlassen wird. So können
die einzelnen Querfelder beispielsweise in mehrere abwechselnd gegenphasig geschaltete
Teilfelder zerlegt werden, um ihre Längenausdehnung von der Durchlaufzeit der Elektronen
unabhängig zu machen, wie es bereits zur Steigerung der Empfindlichkeit von Oszillographenröhren
bei extrem hohen Frequenzen vorgescIflagen worden ist. Ferner kann man auch die
Auslösung von Sekundärelektronen beim Aufprall des ersten Strahles auf seine Auffang!
d:ektrode und so weiter für alle folgenden Strahlen ausnutzen, so daß für die ganze
Verstärkerkaskade eine einzige Glühkathode ausreicht. Der übrige Aufbau und die
Wirkungsweise der einzelnen Verstärkerstufen entspricht dem Hauptpatent, so daß
an dieser Stelle darüber nichts weiter gesagt zu werden braucht. Falls innere Rückkopplungen
durch Abschirmungen, völlig symmetrischen Aufbau oder Neutralisation unterdrückt
werden, spielt die Laufzeit der Elektronen vom Steuer- zum Abnahmefeld bei der beschriebenen
Verstärkerkaskade keine Rolle.