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Elektronenröhrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten Schwingungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenröhrenanordnung zum Anfachen (Erzeugen,
Verstärken, Empfangen) von ultrahochfrequenten Schwingungen, insbesondere des Dezimeter-
und Zentimeterwellenlängengebietes3 bei der das frequenzbestimrnende Gebilde von
zwei konzentrisch zueinander und zur Kathode angeordneten rohrförmigen Leitern gebildet
wird, die am Ort der Elektronenströmung an der Stelle eines Spannungsbauches als
Anode und Gitter wirken.
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Es ist bereits bekannt, bei Ultrakurzwellenröhren Elektrodensystem
und Schwingkreis in Form einer konzentrischen Rohrleitung auszubilden.
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Es sind fernerhin magnetisch gesteuerte Röhren bekannt, deren Vakuumgefäß
zu einem Teil von der metallischen Anode gebildet wird und bei denen innerhalb der
Anode eine Steuerwendel vorgesehen ist, die ganz oder teilweise die Induktivität
eines Steuerschwingkreises bildet.
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Weiterhin ist es bekannt, bei Hochspannungsvakuumapparaten, z. B.
Hochspannungsventilröhren, zur Vermeidung des Durchdringens hoher elektrostatischer
Felder nach außen das Elektrodensystem metallisch abzuschirmen und Teile der Abschirmung
als Vakuumgefäßwand zu benutzen.
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Die Elektronenröhrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten
elektromagnetischen Schwingungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden sich vom Ort der Elektronenströmung aus nach beiden Seiten erstreckenden
rohrförmigen, vollwandigen Leiter und die in Achsenrichtung verlaufenden Kathodenzuleitungen
an ihren Enden mit sich senkrecht zur Achse erstreckenden Metallscheiben versehen
sind, die miteinander Kurzschlußkapazitäten bilden, und daß die Metallscheiben zusammen
mit dem äußeren der rohrförmigen Leiter zur Bildung der Vakuumgefäßwand dienen.
Durch diese Ausbildung ist die Möglichkeit geschaffen, daß eine vorteilhafte metallische
Abschirmung des Systems nach außen hin und damit eine Verringerung der Abstrahlungsverluste
erreicht wird und trotzdem für das frequenzbestimmende System besonders günstige
Kühlverhältnisse vorliegen. Dieses ist wesentlich, weil bei der Anordnung nach der
Erfindung sonst durch den
praktisch allseitigen Abschluß des frequenzbestimmenden
Gebildes die Wärmeabstrahlung erschwert ist.
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Die flanschartigen Fortsetzung en des Außen-und Innenleiters können
gleichzeitig zum-Zuführen der Speisespannungen verwendet werden, zumal sie einen
Spannungsknoten der Ultrahochfrequenz darstellen.
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Die Kathode ist in dem von metallischen Wandungen begrenzten Raum
untergebracht, der den Austritt von Verluststrahlung verhindert. Dieser Raum ist
vorzugsweise gegenüber dem zur Anfachung gelangenden Resonator auf eine andere,
insbesondere höhere Eigenfrequenz abgestimmt.
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Die Benutzung einer zweckmäßig indirekt beheizten Oxydkathode bietet
in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung, gemäß der das Vakuumgefäß aus
Metall besteht und die Metallwand dem frequenzbestimmenden Gebilde angehört, infolge
der Tatsache, daß die aus dem Innern der Röhre abzustrahlende Wärmemenge herabgesetzt
ist, eine weitere Verbesserung der Kühlverhältnisse.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar insbesondere für den Fall einer in Bremsfeldschaltung betriebenen Röhre,
wobei die Kathode zweckmäßig im Sättigungsgebiet arbeitet. Insbesondere mögen die
Elektrodenabstände und der Durchgriff so Beinessen und die angelegten Betriebsspannungen
so gewählt sein, daß die Frequenz der maximal angefachten Schwingungen praktisch
ausschließlich durch die Laufzeit der Elektronen zwischen Gitter und Anode bestimmt
ist.
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In der Abbildung ist im Längs- und Querschnitt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. A ist ein als Anode dienendes zylindrisches Rohr, B ein
dazu konzentrisches Rohr kleineren Durchmessers, das in der Mitte bei G unterbrochen
und durch Gitterstäbe an die Verlängerung B1 angeschlossen ist. Im Innern von B
und Hl befinden sich konzentrisch eingesetzte Bolzen C und Cl, die in der Gegend
des Gitters G durch die Kathode K, beispielsweise einen Glühdraht aus Wolfram, verbunden
sind. A ist von B, Bi und diese von C, Cl isoliert. Sämtliche Leiterteile _-i,
B, B1, C, Cl tragen an den Enden Ei und E. Scheiben, die beispielsweise unter
Zwischenlage von Glimmer aufeinanderliegen und für den Übergang hochfrequenter Ströme
Kurzschlußkapazitäten darstellen. Der Rauen zwischen <=I und B bzw. B1 bildet
den eigentlichen Resonator. Er stelle ein Lecher-System dar, dessen Grundfrequenz
einer Wellenlänge gleich der doppelten Länge des Rohres A entspricht. Die Leiterteile
C, Cl beschränken die Länge des Gitterkathodenraumes auf die Länge des Glühfadens.
Der Gitterkathodenraum hat infolgedessen eine Grundfrequenz, die ein Vielfaches
der Grundfrequent des Resonators r1, B, B1 beträgt. Bei Schwingungen des
Resonators A, B, Bi in der Grundfrequenz bilden sich an den Enden des Rohres
.l Strombäuche, in der Mitte beim Gitter G ein Spannungsbauch aus. H ist die Heizbatterie
der Röhre, D die Batterie für die Gitterspannung, F die Batterie für die Anodenspannung.
Die die Kurzschlußplatten bildenden Endplatten sind an ihrem Rande beispielsweise
mit Glas verschmolzen, so daß auf diese Weise die .Röhre gebildet ist, die im wesentlichen
aus Metall besteht und ein besonderes Glasgefäß nicht mehr benötigt. In einem bestimmten
Fall wurde zur Erzeugung von Schwingungen von q.o cm Wellenlänge die Länge des Rohres
A zu gewählt. Der Innendurchmesser
der Anode betrug 23 inm, der mittlere Durchmesser des Gitters io min, der Durchmesser
des Glühdrahtes o,i2 min bei einer gesamten Länge von 2 5 mm. Das Gitter
bestand aus 42 Drähten eines Durchmessers von o, i z mm. Dabei ergab sich maximale
Schwingleistung im ersten Schwingbereich bei einer Gitterspannung von 28o, einer
1,nodenspannung von - 150 Volt.
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An einem derartigen wie in der Abbildung dargestellten Generator kann
nun in einer der bekannten Weisen etwa mit dem einen Leiter an das Gitter, mit dem
anderen Leiter an die Anode oder mit beiden Leitern an das Gitter, aber in verschiedenen
Abständen von einem Knoten eine Energieleitung und an diese ein Strahler oder Belastungswiderstand
angekoppelt werden. In der Energieleitung ist es ferner möglich, eine Spannungstransformation
vorzunehmen, um etwa die optimale Anpassung des Strahlers an den Wellenwiderstand
des Generators zii ermöglichen. Je nachdem, ob die Anordnung betrieben wird in der
Nähe eines Maximums der Strahlleistung oder am Rand eines Schwingbereiches, kann
sie als Sender oder als Empfänger bzw. Verstärker von hochfrequenten Schwingungen
dienen.