DE729436C

DE729436C - Arrangement for modulating and demodulating electrical oscillations

Info

Publication number: DE729436C
Application number: DEK157193D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Guenther Krawinkel; Dr Phil Helmut Salow
Original assignee: GUENTHER KRAWINKEL DR ING; PHIL HELMUT SALOW DR
Current assignee: GUENTHER KRAWINKEL DR ING; PHIL HELMUT SALOW DR
Priority date: 1940-03-30
Filing date: 1940-03-30
Publication date: 1942-12-16

Description

Anordnung zur Modulation und Demodulation elektrischer Schwingungen Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit Anordnungen zur Modulation und Demodulation von elektrischen Schwingungen, bei denen von den Aufladungserscheinungen elektronenbeschossener Elektroden Gebrauch gemacht wird, die von mindestens zwei Elektronenstrahlen getroffen werden, deren einer an der beschossenen Elektrode eine Sekundäremission entsprechend einem Sekundäremissionsfaktor größer als r hat, während der zweite Strahl eine Sekundäremission entsprechend einem Sekundäremissionsfaktor kleiner als z an der beschossenen Elektrode erzeugt. Die Grundlage der erfindungsgemäßen Anordnungen werde an Hand der Abb. x und 2 besprochen. In Abb. x bedeutet E eine Elektrode, die von den beiden Elektronenstrahlen ii und i2 beschossen wird. Vor der Elektrode E, die isoliert ist und ein freies Potential auf Grund der Elektronenbeschießung annimmt, befindet sich die Absaugelektrode A, die an einer festen Vorspannung liegt. Der Elektronenstrom i, möge nun eine solche Elektronengeschwindigkeit haben, daß bei seinem Auftreffen auf die Elektrode E ein Sekundäremissionsfaktor größer als z auftzitt, d. h. daß mehr Sekundärelektronen an E ausgelöst werden als Primärelektronen vom Strahl il her auftreffen. Diese Sekundärelektronen werden alle oder zum Teil zur Absaugelektrode abgesaugt. Hierdurch steigt das Potential von E. Der Elektronenstrom i. möge dagegen eine solche Elektronengeschwindigkeit haben, daß der für ihn gültige Sekundäremissionsfaktor an der Elektrode E kleiner als i ist. D. h. unter der Einwirkung des Strahls i. werden an E weniger Sekundärelektronen ausgelöst als Primärelektronen (i2) auftreffen. Das Potential von E sinkt demnach unter der Einwirkung des Elektronenstrahls i.. Die beiden Elektronenstrahlen il und i. sind derart einzustellen, daß das Potential von E ein vom Verhältnis beider Ströme abhängiges Ruhepotential annimmt. Werden nun die beiden Ströme getrennt in ihrer Intensität oder auch Elektronengeschwindigkeit gesteuert, so tritt im Potential der Elektrode E eine Modulation der beiden Steuervorgänge miteinander auf. Wird z. B. der Strahlstrom il in seiner Intensität durch eine Hochfrequenzschwingung gesteuert, so schwankt das Potential von E ebenfalls im Takt dieser Hochfrequenz. Über den Kondensator C in Abb. i fließt demnach der Verschiebungsstrom i;. Dieser Verschiebungsstrom i. ist in seiner Intensität nun abhängig vom Strahlstrom i2. Abb. 2 zeigt z. B. einen möglichen Zusammenhang zwischen i2 und i;.. Wird i. durch periodische oder unperiodische Vorgänge im steilen Bereich der i2-i3-Charakteristik von Abb. 2 gesteuert, so erhält man in i3 offenbar die mit den Steuervorgängen von i2 modulierte Hochfrequenzschwingung, die unmoduliert den Elektronenstrahl il steuerte.Arrangement for modulating and demodulating electrical oscillations The present invention is concerned with arrangements for modulation and demodulation of electrical vibrations, with those of the charge phenomena being more electron-bombarded Electrodes are made use of, which are hit by at least two electron beams whose one at the bombarded electrode generates a secondary emission a secondary emission factor greater than r, while the second beam has a secondary emission corresponding to a secondary emission factor smaller than z at the bombarded electrode generated. The basis of the arrangements according to the invention will be based on Fig. x and 2 discussed. In Fig. X, E means an electrode that is drawn from the two electron beams ii and i2 is fired at. In front of the electrode E, which is insulated and a free one The suction electrode is located A, which is due to a fixed bias. Let the electron current i now be such Electron speed have that when it hits the electrode E. Secondary emission factor greater than z, d. H. that more secondary electrons at E are triggered as primary electrons strike from the beam il. These secondary electrons all or some of them are sucked off to the suction electrode. This increases the potential by E. The electron current i. may on the other hand such an electron velocity have that the secondary emission factor valid for him at the electrode E is smaller than i is. I. E. under the action of the beam i. there are fewer secondary electrons at E. triggered as primary electrons (i2) strike. The potential of E decreases accordingly under the action of the electron beam i .. The two electron beams il and i. are to be adjusted in such a way that the potential of E is one of the ratio of both Assumes currents dependent rest potential. Now the two streams are separated in controlled by their intensity or electron speed, so occurs in potential of the electrode E modulation of the two control processes with one another. Will z. B. the beam current il in its intensity by a high frequency oscillation controlled, the potential of E also fluctuates in time with this high frequency. Accordingly, the displacement current i; flows through the capacitor C in Fig. I. This Displacement current i. is now dependent in its intensity on the beam current i2. Fig. 2 shows e.g. B. a possible connection between i2 and i; .. If i. by periodic or non-periodic processes in the steep range of the i2-i3 characteristic controlled by Fig. 2, then one obtains in i3 the one with the control processes of i2 modulated high-frequency oscillation which, unmodulated, steered the electron beam il.

Dieses Modulationsverfahren liefert ein günstigeres Verhältnis zwischen der modulierten Schwingung und den beiden miteinander zu modulierenden Schwingungen, als es die bisher bekannten Modulationsv erfahren ergeben.This modulation method provides a more favorable ratio between the modulated oscillation and the two oscillations to be modulated together, than the previously known modulation methods result.

Für die technische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind alle bekannten Röhrenanordnungen zu verwenden. Zweckmäßig sind unter anderem die um die Kathoden rotationssymmetrischen Röhrensysteme. Abb.3 zeigt z. B. das Schema einer Röhrenanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Modulationsverfahrens.For the technical application of the method according to the invention are to use all known tube arrangements. Among other things, the around the cathode rotationally symmetrical tube systems. Fig.3 shows e.g. B. the scheme a tube arrangement for carrying out the modulation method according to the invention.

Der Heizer H trägt die voneinander isolierten Kathoden El und K.. Vor den Kathoden sind . die getrennten Steuergitter G1 und G., die als Gitter ausgebildete und beiden Röhrenhälften gemeinsame Absaugelektrode A und die von den Elektronen zu beschießende Elektrode E angeordnet. Die beiden Entladungsräume seien durch eine Schutzwand S voneinander getrennt. Im Raum l3il-G,- A-E möge der Strom il fließen (siehe Abb. i). Die Elektronengeschwindigkeit von il wird durch ihre Spannung zwischen K1 und A derart eingestellt, daß der Sekundäremissionsfaktor vom Strom il an der Elektrode E größer als i ist. Die Steuerung von il erfolgt dabei durch das Gitter G1. Im Raum K2-G2-A-E fließt der Strom i2 (siehe Abb. i). Die Spannung zwischen K2 und A erhält einen solchen Wert, daß der Sekundäremissionsfaktor vom Strom i, an der Elektrode E kleiner als i ist. Gesteuert wird der Strom i. durch das Gitter G2. Die miteinander zu modulierenden Spannungen bzw. Schwingungsvorgänge werden an die Steuergitter Gl und G, gelegt, worauf in der obenbesprochenen Weise an der Elektrode E die modulierte Spannung oder über einen Kondensator ein die modulierte Schwingung darstellender Verschiebungsstrom abzunehmen ist.The heater H carries the cathodes El and K, which are isolated from one another. In front of the cathodes are. the separate control grids G1 and G., which are designed as grids and both tube halves common suction electrode A and that of the electrons Electrode E to be bombarded is arranged. The two discharge spaces are through one Protective wall S separated from each other. In the room l3il-G, - A-E may the current il flow (see fig. i). The electron speed of il is determined by its voltage between K1 and A set so that the secondary emission factor from the current il to the Electrode E is greater than i. The control of il takes place through the grid G1. Current i2 flows in room K2-G2-A-E (see Fig. I). The tension between K2 and A are given such a value that the secondary emission factor from the current i, at the electrode E is smaller than i. The current is controlled i. through the grid G2. The voltages or oscillation processes to be modulated with one another are to the control grids Gl and G, whereupon in the manner discussed above on the Electrode E the modulated voltage or the modulated voltage via a capacitor Displacement current representing oscillation is to be decreased.

Der Sekundäremissionsfaktor derbeschossenen Elektrode hängt nun nicht nur von der Elektronengeschwindigkeit der auftreffenden Primärelektroden, sondern in starkem Maße auch vom Material bzw. der Oberflächenbeschaffenheit der Elektrode ab.The secondary emission factor of the bombarded electrode now does not hang only on the electron speed of the impinging primary electrodes, but to a large extent also on the material or the surface properties of the electrode away.

Die Anordnung in Abb. q. nutzt diese Erscheinung aus. Die Ströme il und i2 (siehe Abb. i), die in den Entladungsräumen K-Gl A-El und Ii-G,7 A-E, in Abb. q fließen, haben, da Kathode und Absaugelektrode beiden Räumen gemeinsam ist, die gleiche Elektronengeschwindigkeit. Um trotzdem an El einen Sekundäremissionsfaktor größer als i und an E2 einen Faktor kleiner als i zu erzeugen, bestehen El und E" aus derart verschiedenen Materialien bzw. besitzen, wie in Abb. q angedeutet, derart verschiedene Oberflächen, daß bei der durch die Vorspannung zwischen K und A gegebenen Elektronengeschwindigkeit der auf El bzw. E2 auftreffenden Elektronen an El ein Sekundäremissionsfaktor größer als i und an E2 ein Sekundäremissionsfaktor kleiner als i auftritt. Die Oberfläche des Elektrodenteils mit größerem Faktor wird dabei zweckmäßig glatt und blank (poliert) ausgeführt, während die Oberfläche des Blektrodenteils mit dem kleineren Sekundäremissionsfaktor vorteilhaft aufgerauht und geschwärzt wird.The arrangement in Fig. Q. takes advantage of this phenomenon. The currents il and i2 (see Fig. i), which are located in the discharge spaces K-Gl A-El and Ii-G, 7 A-E, in Fig.q flow, since cathode and suction electrode are common to both spaces, the same electron speed. In order to still have a secondary emission factor at El greater than i and to generate a factor smaller than i at E2, there are El and E " made of such different materials or, as indicated in Fig. q, have such different surfaces that given by the bias between K and A. Electron speed of the electrons hitting El or E2 at El Secondary emission factor greater than i and a secondary emission factor smaller at E2 when i occurs. The surface of the electrode part with the larger factor becomes thereby expediently smooth and bright (polished), while the surface of the metal electrode part with the smaller secondary emission factor, it is advantageously roughened and blackened will.

Diese Materialabhängigkeit des Sekundäremissionsfaktors kann in erfindungsgemäßen Anordnungen auch unmittelbar zur Steuerung benutzt werden, indem nicht, wie bisher besprochen, die Intensität der Elektronenströme durch die miteinander zu modulierenden Schwingungen gesteuert wird, sondern diese Schwingungen die Auftreffstelle der Elektronenstrahlen auf der bzw. den beschossenen Elektroden E bzw. El und E, beeinflußen. Diese Elektroden bestehen an den verschiedenen Auftreffstellen dann entweder aus "Materialien mit unterschiedlichem Sekundäremissionsfaktor oder die Oberflächen der Elektroden sind derart ausgebildet, daß bei der Steuerung der Lage der Auftreffstellen der Elektronenstrahlen unterschiedliche Sekundäremissionsfaktoren auftreten. Die Abhängigkeit des Sekundäremissionsfaktors von der Elektronenvoltgeschwindigkeit der auftreffenden Elektronen kann ebenfalls als Steuereffekt benutzt werden, indem die miteinander zu modulierenden Schwingungen die Elektronengeschwindigkeit der einzelnen Elektronenstrahlen beeinflussen. Schließlich ist eine kombinierte Steuerung durch gleichzeitige Anwendung der verschiedenen Steuerverfahren möglich.This material dependency of the secondary emission factor can be used in the invention Arrangements can also be used directly for control by not, as before discussed the intensity of the electron currents through which to be modulated with each other Vibrations is controlled, but these vibrations are the point of impact of the electron beams on the bombarded electrode (s) E or E1 and E. These electrodes then consist either of "materials with" at the various points of impact different secondary emission factors or the surfaces of the electrodes designed such that when controlling the position of the points of incidence of the electron beams different secondary emission factors occur. The dependence of the secondary emission factor from the electron volt speed of the incident Electrons can also be used as a control effect by interfering with each other The vibrations to be modulated are the electron speed of the individual electron beams influence. Finally, there is combined control through simultaneous application the different tax procedures possible.

Es empfiehlt sich, die Flächen der elektronenbeschossenen Elektroden El und E2 und die aktiven Oberflächen der Kathoden in den beiden Entladungsräumen dem unterschiedlichen Sekundäremissionsfaktor von El und E2 anzupassen, derart, daß die die Umladung bewirkenden Stromanteile in beiden Entladungsräumen gleich groß werden.It is recommended that the surfaces of the electron-bombarded electrodes El and E2 and the active surfaces of the cathodes in the two discharge spaces to adapt to the different secondary emission factors of E1 and E2, in such a way that that the current components causing the charge reversal are the same in both discharge spaces grow up.

Es wurde eingangs gesagt, daß die elektronenbeschossene Elektrode E isoliert sei und ein freies Potential auf Grund der Elektronenbeschießung annimmt. Zur Herstellung eines steuerbaren Gleichgewichtspotentials durch Elektronenbeschießung ist nun eine völlige Isolierung nicht notwendig. Es tritt auch dann noch ein z. B. durch die Menge der aufgeschossenen Elektronen steuerbares Gleichgewichtspotential auf, wenn der beschossenen Elektrode über Halbleiter oder sonstige sehr hohe Widerstände ein Spannungsanschluß gegeben wird, , d. h. wenn die Elektrode nur quasiisoliert ist. Ein solcher sehr hochohmiger Spannungsanschluß ist häufig zweckmäßig um die Potentialeinstellung der elektronenbeschossenen Elektrode, z. B. beim Einschalten des Rohres, zu stabilisieren. Man kann solche erste Spannungsvorgabe auch über eine Glimmstrecke bewirken, die z. B. beim, Einschalten zündet und bei Erreichung des Gleichgewichtspotentials durch Elektronenbeschießung der Elektrode wieder verlöscht.It was said at the outset that the electron-bombarded electrode Let E be isolated and assume a free potential due to the electron bombardment. For the production of a controllable equilibrium potential by electron bombardment Complete isolation is not necessary. There is also a z. B. by the amount of electrons shot up controllable equilibrium potential on when the bombarded electrode has semiconductors or other very high resistances a voltage connection is given, d. H. if the electrode is only quasi-insulated is. Such a very high-resistance voltage connection is often useful around the Adjustment of the potential of the electron bombarded electrode, e.g. B. when switching on of the pipe to stabilize. Such a first voltage specification can also be made via a Cause glow path z. B. when switching on ignites and when reaching the Equilibrium potential is extinguished again by electron bombardment of the electrode.

Bei der technischen Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnungen ist es möglich, das erfindungsgemäße Modulationssystem mit einem Verstärkerrohr oder mit einem Schwingungserzeuger bekannter Bauart in einem gemeinsamen Röhrenkolben unterzubringen. Hierbei kann für alle Kathoden dasselbe Heizsystem verwendet werden.In the technical implementation of the arrangements according to the invention it possible to use the modulation system according to the invention with an amplifier tube or with a vibration generator of known design in a common tubular piston accommodate. The same heating system can be used for all cathodes.

Wird nicht die Potentialschwankung der elektronenbeschossenen Elektrode (E) selbst sondern ein hierdurch über einen Kondensator fließender Verschiebungsstrom als modulierter Nutzstrom abgenommen, so kann dieser Kopplungskondensator zum angeschlossenen Nutzkreis bzw. zur Steuerelektrode eines nachgeschalteten Elektronen- oder Ionenrohres unmittelbar mit- der elektronenbeschossenen Elektrode bzw. Oberfläche vereinigt sein. Eine vorteilhafte Anordnung hierfür zeigt Abb. 5. Auf einem Tragekörper G, der gleichzeitig als ein Kondensatorbeleg dient, wird ein isolierendes oder halbleitendes Dielektrikum D durch Bedampfung, galvanisch, chemisch, mechanisch oder in sonst geeigneter Weise aufgebracht. Auf dem Dielektrikum selbst wird dann, ebenfalls nach einem dieser Verfahren, die eigentliche elektronenbeschossene Elektrode E aufgebracht, entweder gleichmäßig über die ganze elektronenbeschossene Fläche oder zur Erzeugung verschiedener Sekundäremissionsfaktoren an verschiedenen Stellen, aus unterschiedlichen Materialien bzw. mit unterschiedlicher Oberflächen-, beschaffenheit. Eine Anordnung nach Abb. 5, wie vorstehend angegeben, hergestellt, hat den Vbrteil, bei geringstem zusätzlichem Raumbedarf einen Kopplungskondensator maximaler Kapazität zu liefern, wobei gleichzeitig die schädliche Erdkapazität kleinstmöglich gehalten werden kann.Will not the potential fluctuation of the electron bombarded electrode (E) itself but a displacement current flowing through it via a capacitor removed as modulated useful current, this coupling capacitor can be connected to the Useful circle or to the control electrode of a downstream electron or ion tube directly combined with the electron-bombarded electrode or surface be. An advantageous arrangement for this is shown in Fig. 5. On a support body G, which also serves as a capacitor cover becomes an insulating or semiconducting one Dielectric D by vapor deposition, galvanic, chemical, mechanical or otherwise applied in a suitable manner. On the dielectric itself is then, also after one of these methods, the actual electron-bombarded electrode E is applied, either evenly over the entire electron-bombarded area or for generation different secondary emission factors in different places, from different Materials or with different surface properties. An arrangement according to Fig. 5, as indicated above, produced, has the advantage at least to provide a coupling capacitor of maximum capacity in addition to the space required, while at the same time the harmful earth capacity can be kept as small as possible.

Werden beide steuernden Elektronenströme auf die gleiche Stelle der elektronenbeschossenen Oberfläche gerichtet, so kann auf die metallische Belegung verzichtet werden und die Isolatoroberfläche unmittelbar in ihrem Potential gesteuert werden.Will both controlling electron streams be at the same point of the Electron-bombarded surface directed, so can on the metallic coating can be dispensed with and the insulator surface is directly controlled in terms of its potential will.

Die bekannten Schaltungsmethoden, wie automatische Gitterspannungseinstellung durch überblockte Kathodenwiderstände, sind ebenso bei den erfindungsgemäßen Anordnungen anzuwenden, wie auch die vorstehend angegebenen einfachen Röhrensysteme durch bekannte Hilfsgitter erweitert werden können.The known switching methods, such as automatic grid voltage setting by over-blocked cathode resistors, are also in the arrangements according to the invention apply, as well as the above-mentioned simple tube systems by known Auxiliary grid can be expanded.

Die vorliegende Erfindung behandelt die Modulation eines Schwingungsvorganges durch einen anderen Vorgang, bzw. die angegebenen Anordnungen ermöglichen die Transponierung eines Schwingungsgemisches in ein anderes Frequenzgebiet, wie auch die Demodulation einer modulierten Schwingung, z. B. durch Modulation mit der Trägerschwingung, möglich st.The present invention deals with the modulation of an oscillation process by another process or the specified arrangements enable the transposition an oscillation mixture in a different frequency range, as well as demodulation a modulated oscillation, e.g. B. by modulation with the carrier oscillation possible st.

Claims

PATENT CLAIMS: x. Arrangement for modulation and demodulation of electrical Oscillations that generate a potential fluctuation that represents a modulated oscillation Use of the charging phenomena of isolated or quasi-isolated electrodes in the case of electron bombardment, characterized in that an electrode or Insulator surface or several interconnected isolated or quasi-isolated Electrodes are bombarded by at least two electron beams, whose a secondary emission corresponding to a secondary emission factor on the bombarded surface greater than = generated while the other electron beam is at the bombarded surface a secondary emission corresponding to a secondary emission factor smaller as i, with the secondary electrons wholly or partly from a suction electrode be sucked off, and that the two electron beams each pass through one of the with each other Vibrations to be modulated separated in intensity or electron speed be controlled in such areas, in which the charging potential of the shot at Electrode (s) or insulator surface (s) depending on the ratio of the beam currents changes.

2. Arrangement for modulation and demodulation of electrical oscillations, that for generating a potential fluctuation representing a modulated oscillation Use of the charging phenomena of isolated or quasi-isolated electrodes in the case of electron bombardment, characterized in that an electrode or Insulator surface or several interconnected isolated or quasi-isolated Electrodes are bombarded by at least two electron beams, whose a secondary emission generally corresponding to a bombarded surface a secondary emission factor greater than i, while the other electron beam on the bombarded surface generally a secondary emission corresponding to one Secondary emission factor less than i causes the secondary electrons quite or partially sucked off by a suction electrode, and that the two electron beams each separated in their position by one of the vibrations to be modulated with one another or point of impact on the electron-bombarded electrode (s) that are at different secondary emission factors for the various impact points of the electron beams according to different surface properties or different materials have to be controlled in those areas in which the charging potential is of the bombarded electrode (s) or insulator surface (s) depending on the The ratio of the jet currents changes.

3. Arrangement according to claim i or 2, characterized characterized in that the two electron beams occur in two electrode systems known type, e.g. B. rotationally symmetrical systems generated and controlled whose interconnected "anodes" are the electron-bombarded electrodes with free charging potential. q .. Arrangement according to claim i and 3, characterized in that that in the presence of two electron-bombarded electrodes these from such different materials or such different surface properties have that one electrode has a secondary emission factor greater than x and the other has a secondary emission factor less than i. 5. Arrangement according to claim i or 2 and 3 and q., Characterized in that the electron-bombarded electrodes a quiescent potential via semiconductors or other high resistances, e.g. B. the potential the suction electrode. 6. Arrangement according to claim i or 2 and 3 and 4, characterized in that between the electron bombarded electrode and a voltage source, e.g. B. the bias voltage lying on the suction electrode, a Glow lamp is switched. 7. Arrangement according to claim z or 2 and following, characterized characterized in that the modulation arrangement comprises an electron tube vibrator or housed in a vacuum vessel with an amplifier system to be controlled is, the electron bombarded electrodes galvanically or capacitively with the Control electrode - of the downstream amplifier system are coupled. 8. Arrangement according to claim i or 2 and following, characterized in that with capacitive Coupling of the modulation arrangement with a downstream useful circuit or amplifier tube the coupling capacitor structurally with the electrode or electrodes bombarded with electrons is united. G. Arrangement according to claim 1 or 2 and 8, characterized in that that the coupling capacitor structurally combined with the electron-bombarded electrode is applied in such a way that on a support body forming a capacitor occupancy an insulating or semiconducting dielectric by means of galvanic, chemical vapor deposition or mechanically applied, and this dielectric is the same: rental testicles applied electron-bombarded electrode or electrodes with optionally different secondary emission factors. ok Arrangement according to claim i or 2 and following, characterized in that the cathodes, which the electron currents generate which different secondary emission factors at the electron bombarded Create electrodes, have a common heater or that this heater also the cathode of an amplifier or vibration generator system arranged in the same vacuum vessel i with heats. ii. Arrangement according to claim i or 2 and following, characterized in that the surfaces of the electron-bombarded electrodes and the size of the active surfaces of the cathodes in the two discharge spaces are adapted to the different secondary emission factors in such a way that the Current components causing charge reversals are the same in both discharge spaces. 12. Arrangement for modulation and demodulation of electrical vibrations, marked by the simultaneous application of the arrangements according to claim r and claim 2.